旬阳因旬水得名。秦时于旬水入汉水处设旬关，并置旬阳县，属汉中郡；东汉时废旬阳县，以其地隶西城县（今安康市汉滨区）；三国时期，旬阳地区属曹魏。魏文帝曹丕即位初，并西城、上庸诸郡置上庸郡，由孟达任郡太守。后复于原西城郡地设魏兴郡，移治洵口（今旬阳县老城）；280年（西晋太康元年），复置洵阳县，并于淯溪口（今蜀河镇）置兴晋县（一作“晋兴”）， 淯溪（蜀河）以西属洵阳县，淯溪以东属兴晋县；南北朝时期，旬阳地区先归属南朝的梁州（治南郑县，即今汉中市），后改归北朝，属北魏之东梁州（以安康郡治置，治今石泉县东南石泉嘴）。期间多有变化；552年，西魏与淯溪口置淯阳县，又以淯阳县置淯阳郡，并与淯阳县西置黄土县。同时以淯阳县治置洵阳郡；556年，北周建立后，淯阳县和黄土县改隶甲郡（治今湖北郧西县甲河关）；581年隋朝建立，583年，罢天下郡，洵阳郡和甲郡俱废。607年，以郡统县，洵阳、黄土二县分隶于西城郡、上津郡；618年，唐朝建立，改西城郡为金州，洵阳县属之，改上津郡为上州，黄土县属之。是年，分洵阳县为三县：一曰洵城（辖境相当于今旬阳县北区旬河流域），一曰洵阳（辖境相当于今旬阳县县城周围），一曰驴川（一作“闾川”，辖境相当于今旬阳县南区吕河流域），并于洵阳县治置洵州，以洵阳、洵城、驴川三县属之。624年，废洵州，其地隶属金州。627年省驴川县，并入洵阳县。634年，省洵城县入洵阳县。同年，以已废上州之黄土县隶属金州。742年，黄土县改为淯阳县；960年，宋朝建立。966年，省淯阳县入洵阳县；元朝，洵境民居寥落，遂废县，设洵阳巡检司，隶于金州，属陕西行中书省兴元路总管府；明洪武三年（1370年），复置洵阳县。县治设今旬阳县城，辖今旬阳、白河二县全境及湖北省郧西县西部金钱河流域；1476年，以洵阳县白河堡析置白河县，析洵阳县东部汉江以北金钱河流域入新置之郧西县，今旬阳县域从此略定；1644年，清朝建立，洵阳县属兴安州。1782年兴安州升兴安府，洵阳县仍属之；1911年，辛亥革命胜利，清朝最后一任洵阳县知县白玉昆（满族）被逐，派方斌为辛亥革命后首任洵阳县知事。民国初年，洵阳县隶属陕西省汉中道；1933年废道，洵阳县直隶于陕西省；1934年底至1936年（民国23年至民国25年）间，洵阳县东北部圣驾河、竹筒河一带，曾为中国工农红军第二十五军开创的鄂豫陕游击革命根据地的一部分；1935年（民国24年），设陕西省第五行政督察专员公署，后改为陕西省安康行政督察专员公署，洵阳县属之；1948年（民国37年）4月，中国人民解放军解放洵阳县东区，中共上关县委、上关县政府迁至蜀河镇。8月，洵阳县境以大棕溪、泥沟、羊山、洛河一线为界，东部为上关县人民民主政府领导，西部仍属国民党洵阳县政府管辖。1948年8月至1949年5月，东区蜀河、双河一带为国共两党武装力量激烈争夺地；1949年（民国38年）5月，洵阳县民主政府在湖北省郧西县境成立。7月13日，中国人民解放军由湖北西进，再次解放洵阳县东区，8月10日，洵阳县民主政府由郧西移治蜀河；1949年11月26日，中国人民解放军第十九军五十七师解放洵阳县城。洵阳县民主政府随之迁至今县城（老城），隶于陕甘宁边区安康分区行政督察专员公署；1950年陕西省人民政府成立，洵阳县改隶于陕西省安康分区专员公署；1959年洵阳县改属陕西省安康地区行政公署；1964年，经国务院批准，改“洵阳县”为“旬阳县”；1968年“文化大革命”中，地、县行政机构改称革命委员会；1980年，旬阳县革命委员会改（复）为旬阳县人民政府，安康地区革命委员会改（复）称为安康地区行政公署，旬阳县为其10辖县之一；2000年12月31日，撤销安康地区行政公署，设安康市人民政府，旬阳县为安康市辖10县（区）之一。2021年1月20日国务院同意撤销旬阳县设立县级旬阳市。2021年8月26日，旬阳市成立大会暨揭牌仪式举行，旬阳正式撤县设市。