夏商时，今剑阁县属梁州。西周时属雍州。春秋战国时(前770—221年)大部分为蜀国辖地，东南小部属巴国领域。

周慎靓王五年，即秦惠文王后元九年(前316年)归秦国版图。秦始皇二十六年(前221年)统一中国后，实行郡县制，剑境大部属蜀郡葭萌县，东部属巴郡阆中县。

西汉高祖六年(前201年)，剑地分属于广汉郡梓潼县、葭萌县和巴郡阆中县；东汉建武十二年(36年)，分属于梓潼、葭萌、德阳、阆中四县管辖。

东汉建安二十二年(217年)，刘备据蜀，分广汉郡葭萌、梓潼、白水、涪县置梓潼郡时，始在今剑阁境内新立当德县(治地在汉阳镇境内，故城名黄芦城)，隶属梓潼郡。

三国时，当德县为蜀汉领地。蜀丞相诸葛亮以汉德县有“大剑至小剑隘束之路三十里，连山绝险”，于此“凿石架空为飞梁阁道，以通行旅”；又于大剑山峭壁中断两崖相峙处，倚崖砌石为门，置阁尉，设戍守，成为军事要隘。

西晋泰始三年（267年），汉德县属梁州梓潼郡。太安二年(303年)至永和三年(347年)，汉德为“成汉”领地。

东晋永和三年(347年)，于晋寿县境新置剑阁县(治地在下寺镇大仓坝，即小剑故城)，与汉德县同属梓潼郡：太元十五年(390年)废剑阁县。

南朝宋元嘉初年，汉德县改属梁州白水郡，继复改梁州晋寿郡。南齐建元初复归梓潼郡，不久即废。

南朝宋元嘉初，于汉德境内侨置南安郡、县，领桓道、中陶2侨置县。元嘉三年(435年)，侨置武都郡及武都、下辨县(治今武连南老武功桥处)，茂陵县(治地梓潼县上亭铺)属益州。

南朝宋大明中（457—464年)，南安郡始改侨置为实郡，领南安(今普安镇为郡治)、白水(今店子镇)、华阳(今王河镇南)、梓潼(今梓潼县城关镇)4县及寄治南秦州桓道、中陶2县。

南朝齐时(479—502年)，南安郡领南安、白水、华阳及乐安、桓道2侨置县，梓潼县还隶梓潼郡；新巴郡改为南新巴郡，仍领1县；改武都为扶风郡，领武功(武都、下辨县更名)、茂陵、华阴(今开封镇境)3县及寄治汉阳、略阳、安定3县。

南朝梁天监二年(503年)，始在境内立南梁州(州郡县同治今普安)，辖南安郡(领县未变)，辅剑郡(扶风郡更名)，南新巴郡。天监四年(505年)至大同元年(535年)30年，南梁州3郡及属县入于北魏。梁末，武陵王据蜀称帝，改南梁州名安州，仍领原郡县。

北朝西魏废帝三年(554年)，因先下安州，始通巴蜀，改安州为始州、南安名普安，领4郡6县：普安郡辖普安县(南安郡县更名)，永归县(白水更名)：黄原郡辖黄安县(华阳县改置)、茂陵县(自辅剑郡改隶，后废)；安都郡辖武连县(辅剑，武功更名)；潼川郡(今梓潼县石牛铺)。

北周时，始州隶于利州总管府，仍辖普安、黄原、安都、潼川4郡，除茂陵县废外，安都郡增领胡原县(天监十八年分巴西郡阆中地新置县来属，治今香沉乡群英村)。

隋开皇三年(583年)废郡。始州领普安、永归、黄安、安寿、武连、胡原(开皇七年更名临津)、阴平(由龙州来属，治今江油县小溪镇阴平村)7县。大业三年(607年)改始州为普安郡，领县未变，安寿还名为梓潼(治地移今梓潼县连枝坝)。

唐武德元年(618年)，普安郡复称始州，属利州总管(都督)府，贞观六年(632年)罢，改属剑南道及东川节度。圣历二年(699年)新置剑门县属始州。先天二年(713年)改始州为剑州，“取剑阁为名也”。至此，剑州之名始见于世。天宝元年(742年)改剑州为普安郡。乾元元年(758年)复名剑州，领普安、黄安(唐末更名普成)、武连、梓潼、阴平、临津(迁治今白龙镇）、永归、剑门8县。

隋唐时，于剑门关设军事建置，立关令并置大剑镇(治地剑门场)、小剑戍(今下寺大仓坝)。

五代时，前蜀、后唐、后蜀，剑州为其领地，辖县未变，属昭武军节度。

北宋乾德三年(965年)，置剑州普安军，属西川路，仍领原县。乾德五年(967年)，省永归县隶属剑门县。开宝六年(973年)属峡西路，太平兴国六年(981年)属川峡路，咸平四年(1001年)后，属利州路。景德二年(1005年)，剑门县隶属于剑门关都监。景德三年(1006年)，剑门关直隶京师，以东京兵出戍。剑州只领6县。熙宁五年(1072年)，关、县析而为二，皆还隶剑州，并省临津县为镇入普安县。元符中，剑门关下隶于剑门县，“敕县令通管关事”。宋绍兴四年(1134年)后，利州路分为东、西二路，几经分合，剑州均属利州东路。隆兴二年(1164年)，因“藩邸”升剑州为普安军节度。绍熙元年(1190年)再升为隆庆府。宝祐三年(1255年)蒙军攻蜀，隆庆府治所移至苦竹寨(今剑门镇朱家寨)。

元至元二十年(1283年)改隆庆府为剑州，普成、剑门2县并入普安，阴平县因战乱荒废。泰定中(1324-1328年)，省武连县入梓潼县，剑州领普安、梓潼2县，属四川行中书省广元路。元末，剑州为明玉珍夏国辖地，领县未变。

明洪武六年(1373年)省普安县入剑州。九年省州。十三年(1380年)复置剑州，领梓潼、江油(治今江油县武都镇)2县属四川承宣布政使司保宁府(治今阆中)。洪武三十一年(1398年)，废剑门关。嘉靖二十一年(1542年)，重立剑门关，置百户戍守。嘉靖四十五年(1566年)江油县划属龙州。明末，剑州为张献忠大西政权领地。

清顺治三年(1646年)，剑州领梓潼1县。雍正五年(1727年)，梓潼县划属绵州，剑州始无领县，遂成“单州”。

中华民国元年(1912年)，剑州直隶四川省军政府，下辖剑门、武连2分州。民国二年(1913年)始将剑州改为剑阁县，下置剑门、武连2分县。民国三年(1914年)，废剑门、武连分县，剑阁县划属四川省嘉陵道。民国七年(1918年)至二十三年(1934年)，四川“防区”时期，剑阁县先后为靖国军吕超、靖川军刘存厚、川北边防军王鸿恩、第二十九军川西北屯殖军田颂尧的防区。

土地革命战争时期，1935年(民国二十四年)4月，剑阁属中国工农红军川陕革命根据地，建有普安(治县城)、赤化(治今鹤龄镇)、金仙(治今金仙场)3个县苏维埃政权。

民国二十四年(1935年)夏，国民政府统一“川政”后，剑阁为四川省第十四区行政督察专员公署暨保安司令部治地。辖剑阁、昭化、广元、苍溪、阆中、江油、彰明、平武、北川9县。“民国”三十一年（1942年），增辖青川、旺苍共11县。

中华人民共和国成立后，1949年12月18日剑阁解放，仍为县建置。1950年属川北行政公署剑阁专员公署。1953年，改属绵阳专员公署。1985年5月，剑阁县划属广元市。

2003年9月28日，剑阁县城正式由普安镇迁址下寺镇。

2009年3月，剑阁县被纳入四川省第二批扩权强县试点县。