距今180万年至100万年前，在今大荔、蒲城交界的洛河两岸和临渭区、华县南部生活着古人类。
约20万年前的古人头骨化石在今大荔县段家镇解放村出土，被中国科学院古脊椎动物与古人类研究所命名为“大荔人”。
约5000年前，轩辕黄帝在华山召开各氏族部落首领会议，境内有阳武等氏族部落。
4000年前，禹划九州，渭南属雍州。
夏代，在今合阳县洽川一带封有有莘国。
殷商时，境内封有芮、莘等国。
西周时，渭南全境属京畿的一部分，封有郑、彤、同阝、芮、莘、韩、梁等国。
除方国外，有彭衙、屠等城邑。
春秋前期，城邑增加，境内东部属晋，西部属秦，后全部归秦。
周庄王十年（前687），秦国在今华县设郑县，属中国最早的县之一。
战国时期，魏国夺回黄河之西原属晋国之地，在境内置西河郡，吴起为郡守。
周显王三十九年（前330），秦迫魏献河西地，境内全属秦，秦普遍置县。
秦统一中国后，实行郡县制，在京城咸阳设内史，渭南市境内属内史东部。
项羽占关中后，封司马欣为塞王，境内属塞国。
西汉高祖元年（前206），刘邦灭塞国，将境内南部划属渭南郡，北部划属河上郡。
九年（前198），全部改属内史。
太初元年（前104），南部改属京兆尹，北部改属左冯翊。
新莽时，南部属翊尉郡，北部属师尉郡。
东汉时期，南部复属京兆尹，北部复属左冯翊。
东汉建安初，渭南境内设左冯翊郡，辖5个县，属辖区内第一个体制完备的县以上政区。
三国时，更名为冯翊郡。
北魏太和十一年（487），于李润堡置华州，辖华山、白水、澄城3郡。
景明元年（500），移华州治所于武乡县（今大荔县）。
孝昌二年（526），于郑县置东雍州。
西魏废帝三年（554），改华州为同州，改东雍州为华州。
同州、华州在境内延续了一千多年。
清雍正十三年（1735），同州升为府，华州降为散州连同属县并入同州府。
1913年，撤销府、州，渭南境内各县属关中道。
1938年，在大荔设第八行政督察区。
1948年，在华县设第二行政督察区，在蒲城设第十一行政督察区。
1949年3月渭北各县相继解放，陕甘宁边区政府设大荔分区，辖8县；设渭华分区，辖6县。
5月，渭华分区更名为渭南分区。
1950年5月，大荔分区并入渭南分区，更名为渭南专区，驻渭南，辖13县。
1953年1月，渭南专区辖县18个，增辖富平、耀县、三原、泾阳、高陵5县。
1961年8月，三原、泾阳县划归咸阳市，高陵县划归西安市，渭南专区辖14县及铜川市。
1966年6月，铜川市改由陕西省直辖。
1969年10月，渭南专区改称渭南地区。
1979年11月，耀县划归铜川市。
1983年9月，临潼、蓝田县划归西安市。
1984年1月，渭南、韩城撤县设市。
1990年12月，华阴撤县设市。
1995年5月，撤销渭南地区，设立地级渭南市。
原县级渭南市改称临渭区，韩城、华阴2市改省直辖，由渭南市代管。
至2014年底，渭南市辖1区8县3个开发区1个风景名胜区，代管2个省辖市。
2015年10月28日，撤销华县，设立华州区，至2021年渭南市辖2区7县，代管2个省辖市。