平武历史悠久，周秦时期为氐羌民族聚居之地。

公元前201年，置刚氐道，属广汉郡。108年，刚氐道改隶广汉属国。215年，改广汉属国为阴平郡，刚氐道改隶阴平郡。229年，蜀汉政权在刚氐道境内南部分置广武县，同时改刚氐道为刚氐县，治地未变，两县皆隶阴平郡。

280年，天下归晋，乃更广武县名为平武县，此为县境内第一次以“平武”为名建县。

553年，西魏占领蜀地后，复置龙州，并将其治地由阴平（今江油市小溪坝镇）迁徙到江油关（今平武县南坝镇）。

607年，改龙州为平武郡，仍治今平武县南坝镇。

618年，改平武郡为龙门郡，其年又加一西字，称西龙门郡。唐627年，改西龙门郡为龙州，又称龙门州，属羁糜州，归茂州管辖。634年，省平武县入江油县。742年，改龙州为江油郡。唐肃宗至德757年，赐江油郡为灵应郡，并置龙州都督府。758年，复改灵应郡为龙州。

1258年，龙州与江油县徙治于雍村（今江油市大康镇）。此后直至明初的130年间，今平武县境内无县级以上政区建置，为龙州江油县及龙州三寨长官司辖地。1265年，南宋朝廷授予龙州知州薛严世袭土知州之职，龙州全境皆成为土司领地。

1341年，升龙州为龙州宣慰司。1351年，又升为龙州元帅府，并将龙州三寨长官司纳入其中，今平武县境为龙州辖地。1361年，复改龙州元帅府为龙州宣慰司。1362年，明玉珍建立的大夏割据政权占据龙州，次年，仍置龙州宣慰司，并复置江油县，州、县同治兴教镇（今江油市武都镇）。今平武县境为龙州江油县辖地。

1590年，新设宁武县附郭，与龙安府同治今平武县城龙安镇。1591年，改宁武县为平武县。此为县境内第三次以“平武”为名建县。此后，县名及治地至今未变。

1913年，国民政府施废除龙安府，仍设平武县和黄羊关土长官司、阳地隘土通判、龙溪堡土知事三土司，隶川西道（治成都，次年更名西川道）。1926年，撤销西川道，平武县直隶于省。1935年6月，川政统一，平武县归四川省政府设第十四行政督察区（专员公署驻剑阁县城）管辖。1940年，将三土司世袭领地统一改称“夷地”，实行改土归流，仍实行番官、头人制度。1942年4月，四川省政府分出平武县第三区建立青川县。同年，改土司领地三特编乡为乡，隶平武县第一区，三土司名存实亡，当代平武县基本形成。

1949年12月27日，平武县解放，1950年1月，平武县人民政府建立，隶剑阁专区（治今广元市）。1952年12月，剑阁专区更名广元专区。1953年3月，撤销广元专区，平武县改隶绵阳专区。1968年7月，绵阳专区更名为绵阳地区，平武县改隶绵阳地区。1985年2月，撤销绵阳地区，建立绵阳市，平武县改隶绵阳市，此后再无变化。

平武辖25个乡镇（9镇16乡——其中藏族乡8个、羌族乡5个)、248个村、16个社区居委会、1478个村民小组。境内居住汉、藏、羌、回等20个民族，全县总人口18.6万。平武属秦巴山区连片开发特困县，1999年被四川省人民政府批准享受少数民族比照县待遇。