4000年前，禹划九州，渭南属雍州。夏代，在今合阳县有有莘国。殷商时，有芮、莘等国。西周时，渭南市境属京畿的一部分，市境内有郑、彤、 、芮、莘、韩、梁等国。春秋前期，市境东部属晋，西部属秦，后全部归秦。周庄王十年（前687），秦国在今华州区设郑县，属中国最早的县之一。周威烈王二十年（前406），魏国在市境黄河以西、洛河以东、南起华山、北至韩城置西河郡。周显王三十九年（前330），秦败魏，迫魏献河西地，市境全属秦，秦普遍置县。
秦统一中国后，市境属内史东部。两汉时期，大部分时间市境南部属内史或京兆尹，北部属左冯翊。东汉建安初，市境内设左冯翊郡，辖5个县，属辖区内第一个体制完备的县以上政区。三国时，更名为冯翊郡。北魏太和十一年（487），于李润堡置华州，辖华山、白水、澄城3郡。北魏景明元年（500），移华州治所于武乡县（今大荔县）。北魏孝昌二年（526），于郑县置东雍州。孝昌三年（527），在今临渭区光明原上设渭南郡。西魏废帝三年（554），改华州为同州，改东雍州为华州。同州、华州在境内延续了一千多年。北周孝闵帝元年（557），在富平县中华原上设中华郡。北周建德三年（574），在今临渭区北部设延寿郡。唐武德三年（620），设西韩州，治所在河西县（今合阳县东南）。唐贞观八年（634），撤西韩州。金贞祐三年（1215），设桢州（治所今韩城市）。元至元六年（1269），撤桢州。清康熙五年（1666），设潼商道，治所潼关县。清雍正十三年（1735），同州升为府，华州降为散州连同属县并入同州府。民国二年（1913），撤销府、州，渭南市境各县属关中道。民国二十七年（1938），在大荔设第八行政督察区。民国三十七年（1948），在华县（今华州区）设第二行政督察区，在蒲城设第十一行政督察区。
1949年3月渭北各县相继解放，陕甘宁边区政府设大荔分区，辖8县；设渭华分区，辖6县。1949年5月，渭华分区更名为渭南分区。1950年5月，大荔分区并入渭南分区，渭南分区更名为渭南专区，驻渭南，辖13县。1953年1月，渭南专区辖县18个，增辖富平、耀县、三原、泾阳、高陵5县。1956年10月渭南专区撤销，各县由省直辖。1961年8月，渭南专区复设，辖14县及铜川市。1966年6月，铜川市改由陕西省直辖。1969年10月，渭南专区改称渭南地区。1979年11月，耀县划归铜川市。1983年9月，临潼、蓝田县划归西安市。1984年1月，渭南、韩城撤县设市。1990年12月，华阴撤县设市。1995年5月，撤销渭南地区，设立地级渭南市。原县级渭南市改称临渭区，韩城、华阴2市改省直辖，由渭南市代管。2016年1月，撤销华县，设立华州区。至2022年年底，渭南市辖临渭、华州2个区，有潼关、大荔、合阳、澄城、白水、蒲城、富平7个县，代管韩城、华阴两个省辖市，共108个镇、28个街道办事处，2068个村委会，271个居委会。
