据《禹贡》载:天下分为九州,渭源处古雍州之地。

秦始皇统一六国后,陇西郡辖九县,渭源为陇西郡管辖。

汉高祖二年(前205年),陇西郡分置首阳县,因境内有商末周初伯夷、叔齐避居采薇之首阳山而得名。

西魏文帝大统十七年(551年)改首阳县为渭源县,兼置渭源郡,县治由原首阳县迁至今渭源县城东北老龙亭。

唐高祖武德二年(619年),废除郡制,渭源县属渭州,隶属秦州总管府。

宋神宗熙宁五年(1072年),秦凤路安抚使王昭筑渭源堡,后降县渭堡,称渭源堡。

元世祖至元十三年(1276年),升渭源堡为渭源县,属陕西行中省巩昌路临洮府,府治狄道。

清初,沿用明治,由陕西省分设甘肃省,渭源县属甘肃临洮府。

中华民国2年(1913年),废府为道,实行省、道、县三级制。新设兰山道,渭源属兰山道。民国16年(1927)废道,设省县两级,渭源直属甘肃行省。民国25年(1936),甘肃省设行政督察专员公署,渭源属第一区公署管辖,专署驻地临洮县。两年后,专署驻地迁岷县。民国33年(1944)12月,甘肃省增设第九区行政督察专员公署,专署驻地临洮县,渭源属其管辖。

1949年8月,渭源、会川相继解放后,两县隶属岷县专区。1950年岷县专区撤销,渭源划归定西专区管辖。1952年12月,国务院批准撤销渭源县,合并于陇西县,将原会川县区域分别划归临洮、漳县。1961年12月15日,国务院决定恢复渭源县,属临洮专区。1963年12月撤销临洮专区后,渭源县划归定西专区管辖。

2003年由定西市管辖。