商朝末期旬阳属庸国。
周朝时旬阳归属在楚、秦间多次变更，公元前280年秦在此设旬关；公元前221年，秦统一中国，始置旬阳县，属汉中郡；西汉为旬阳县；东汉时废旬阳县，并入西城县（今安康）属西城郡；后又归属魏兴郡。
晋太康元年（280年），复置旬阳县，并于淯溪口（今蜀河镇）置晋兴县，淯溪（蜀河）以西属旬阳县，淯溪以东属兴晋县，均隶于魏兴郡。
南朝宋、齐为旬阳县，西魏大统元年（535年）旬阳县兼为旬阳郡治；隋开皇初废洵阳郡，属西城郡；唐武德元年（618年）洵阳兼为洵州治；分洵阳县北部置洵城县；均属金州。
明洪武三年（1370年），复置洵阳县，县治设今旬阳县城。
乾隆四十七年（1782年）兴安州升为兴安府，旬阳县属之。
1911年，旬阳县隶属陕西省汉中道。
1933年废道，直隶于省。
1935年属陕西省第五行政督察区，后改为陕西省安康行政督察专员公署。
1940年，将镇安县的公馆河、西羊山地区和白河县的庙坪、蓝滩两地并入旬阳县。
1950年陕西省人民政府成立，洵阳县改隶于安康分区专员公署；1959年洵阳县改属安康地区行政公署；1964年，经国务院批准，改“洵阳县”为“旬阳县”；1980年，旬阳县革命委员会改（复）为旬阳县人民政府。
2024年1月，经国务院批复同意陕西省撤销旬阳县，设立县级旬阳市。