汉江流域发掘的新石器文化遗址和遗迹证明,早在石器时代,先民就已活动在汉江上游,从事着原始的农业,打猎捕鱼,繁衍生息。他们沿着境内的汉江及其支流两岸,建筑村落,饲养家畜,种植谷物蔬菜,同大自然进行着搏斗。
夏代,石泉属梁州。商代属庸国。春秋时,庸国被夹于楚、巴、秦3个大国之间。春秋鲁文公十六年(前611),楚、巴、秦灭庸,石泉归属楚国。秦更元十三年(前312),秦败楚于丹阳,取汉中,石泉成为秦楚争夺的交锋之地。后石泉归属秦国。秦始皇统一中国后,划汉水中、上游为汉中郡,辖西城等6县。石泉属西城县。
汉代沿袭秦的政区划分,设汉中郡,并在今安康地区分设5县:即安阳、平利、旬阳、锡县和西城县。安阳县所辖,即今石泉、汉阴、紫阳3县。三国时期,魏、蜀、吴争雄。初期,石泉先属魏,后属蜀。孟达叛蜀,魏夺蜀地,石泉又复属于魏。晋代,魏兴郡隶属荆州;并在石泉境增设晋昌郡,下辖长乐、新兴、吉阳、东关4县。晋昌郡治设在今石泉境内。
南北朝时期,中国呈分裂局面,郡、县朝设夕废,统属复杂。南朝宋初(约420),改晋昌郡为新兴郡,后又改名魏兴郡。当时,今石泉东南部属安康县,西北部置长乐县,属魏兴郡所辖。北魏时,宣武帝正始二年(505),在原梁州东部,分设东梁州,治所设在金城(今池河镇)。下设直城县(今石泉东北部,县治在池河老街)、安康县(今石泉东南部)、永乐县(原长乐县,今石泉西北部)。西魏时,废帝元年(552)因永乐县城南有石泉数眼,泉水清冽,四时不涸,因将永乐(今石泉西北境地)改名石泉。当时,今石泉南部属魏宁县,县城在梅湖(今喜河街);东北部属直城县;东南部属安康郡的宁都县。隋代初,撤销直城县,辖地并入石泉。当时石泉县,辖今石泉、汉阴2县北部。宁都县于隋大业三年(607)改称安康县。
唐代圣历元年(698),将石泉县改名武安县。神龙元年(705)复名石泉。大历元年(771)撤销石泉县,辖地并入汉阴县,永贞元年(805)复置石泉县。北宋时,今石泉境内仍为石泉和汉阴2县,属京西南路所辖。南宋绍兴二年(1132)汉阴县治所迁至新店,即今汉阴县城。石泉县(即今石泉县全境及宁陕南部)归属利州东路。
元时,金州为散州(散州下不设县)。石泉改设巡检司,辖地划属金州,归兴元路总管府所辖。明代,洪武二年(1369)恢复石泉县建置。十年(1377)六月,撤销汉阴县,辖地并入石泉。嘉靖三十八年(1559)割属汉中府;万历十一年(1583)改金州为兴安州后,石泉归属兴安州。清代,嘉庆年间石泉县属汉中府,后属陕安道兴安府。
民国初,石泉县归属汉中道。民国二十二年(1933)撤销道制,后在省以下设置行政督察区。石泉县属第五行政督察专员公署(今安康地区)所辖。
1949年11月30日,石泉解放,建立县人民政府,属陕南行署安康专署。1958年12月,石泉、汉阴、宁陕3县合并为1县,称石泉县。石泉县人民委员会驻石泉城关镇。1961年10月,恢复原来的石泉、汉阴、宁陕3县建制。石泉县归属安康专员公署(1969年改为安康地区革命委员会,1981年改为安康地区行政公署)所辖至今。