西周为西戎嬴姓族居地。
春秋初属秦国。
战国为秦陇西郡。
西汉中期析陇西郡置天水郡，属凉州刺史部。
天水一名，据《元和郡县图志》记载：“郡前有湖水，冬夏无增减，取天水名，由此湖也”。
东汉永平十七年（74）改天水郡为汉阳郡，移治冀县。
三国为魏雍州天水、广魏、南安郡地，广魏郡治临渭县;西晋改广魏郡为略阳郡，俱属秦州（治冀县）。
北魏秦州、天水郡移治上??县，略阳郡移治陇城县。
西魏为秦州天水郡，北秦州清水、安阳郡，渭州陇西郡地；北秦州、安阳郡治安阳县，清水郡治清水县。
北周改北秦州为交州。
隋开皇三年（583）罢郡，改交州为纪州，改治长川县。
秦州治上??县。
大业三年（607）改秦州为天水郡、渭州为陇西郡，罢纪州。
唐武德二年（619）改郡为州，为秦州、渭州地。
天宝元年（742）改州为郡，为天水、陇西郡地，属陇右道。
安史之乱后为吐蕃占据。
北宋为秦州、巩州地，属秦凤路，秦州治成纪县。
金为凤翔路秦州、临洮路巩州地。
元为陕西行省秦州、巩昌路。
明为陕西省巩昌府。
清为甘肃省秦州、巩昌府地。
1913为陇南道，后为渭川道，治天水县。
1927年废道。
1936年置第四行政督察区，治天水县。
1949年改为天水专区，专员公署驻天水县，辖天水、秦安、清水、甘谷、武山、徽县、两当、通渭等8县。
1950年以天水县城关区设天水市；将岷县专区陇西、漳县和平凉专区庄浪并入。
天水专署改驻天水市。
1953年升天水市为省辖市，由天水专区代管；以清水、秦安、庄浪及陕西省陇县各一部分地设张家川回族自治区，1955年改张家川回族自治区为自治县。
1956年将陇西、通渭县划归定西专区，庄浪县划归平凉专区，将武都专区的礼县、西和、成县并入天水专区。
1958年撤销天水县，并入天水市；将武都专区所辖武都、宕昌、康县、文县、岷县并入天水专区；后又将岷县划归定西专区。
1961年将武都县、文县划归武都专区。
1963年临洮专区漳县划入天水专区。
1969年改天水专区为天水地区。
1985年7月8日撤销天水地区，升天水市为省辖市，原天水市改秦城区、天水县改北道区；将两当、西和、礼县、徽县划归陇南地区，漳县划归定西地区。