據甲骨卜辭及1982年在清澗李家崖出土文物考證，商代本境為遊牧部族——鬼方棲居地。西周至春秋初，境內先後為嚴狁、翟人遊牧古族佔據。春秋周襄王十七年（前635），晉文公發兵“攘翟”，佔據圁水（無定河）、洛水（洛河）間地域，本境歸晉國。戰國周威烈王二十三年（前403），晉大夫韓虔、魏斯、趙籍自為諸侯，三家分晉，本境屬魏國。周顯王八年（前361），魏築長城，“塞固陽（今包頭市南），自鄭（今陝西華縣）濱、洛（洛河）以北置上郡，轄十五邑”。上郡，是本境史乘最早的建置記載。周顯王四十一年（前328），秦國打敗魏國，魏被迫將上郡15邑獻納於秦，秦按舊置設上郡，治所於膚施（在今本市魚河附近），本境屬膚施縣轄。周赧王十八年（前297），趙惠文王發兵西攻秦國，佔據上郡膚施等地。四十五年（前270），秦昭王反擊趙國，復奪上郡失地，並滅義渠，置北地、上郡、隴西等郡，築長城以拒翟人。本境歸秦上郡。
秦始皇二十六年（前221），秦統一六國實行郡縣制。本境南部隸屬上郡膚施縣，北部隸屬新秦地之九原郡，其縣置不詳。
漢高祖元年（前206）二月，項羽自立為楚霸王，封秦降將董翳為翟王，佔據上郡，稱翟國。二年（前205）翟王降漢，漢再置上郡。三年（前204），匈奴右賢王部南下佔抵上郡膚施“舊塞”（舊塞，即秦昭襄王時築的長城）。時本境北部為匈奴佔據，南部歸漢上郡膚施縣。漢元朔二年（前127），武帝北逐匈奴，收復河套地區。此後，增置郡縣，屢遷關東等地貧民於隴西、北地、西河、上郡等地，並將歸降的匈奴人、西域龜茲國人安置在這些地區，其聚居地稱為屬國，設屬國都尉治所，派都尉（軍隊官員）監管。漢武帝太初四年（前101），本境設有龜茲屬國都尉治所（史籍亦稱龜茲縣，在今牛家梁鄉古城灘），境南（今魚河地帶）屬重置的膚施縣、境東（今安崖地帶）屬新置的鴻門縣。東漢初仍襲舊置。東漢永初二年（108）羌、南匈奴人反漢，漢廷鎮壓失敗，五年（111），下詔將上郡治所由膚施遷至衙縣（今陝西白水縣東），所領膚施、龜茲等縣廢。永建四年（129）上郡治所遷回膚施。次年，漢廷下詔將死罪囚犯遣戍北地、上郡等地。永和五年（140）南匈奴聯結羌、胡人再起攻漢，殺上郡都尉，佔據西河、上郡等地。上郡治所二次遷至夏陽（今陝西韓城縣南），本境被南匈奴及羌胡佔據，無建置。
三國至西晉，本境為羌胡佔據，未置郡、縣。東晉大興三年（320），前趙帝劉曜（南匈奴人）出兵征服上郡氐羌人，上郡，歸前趙。咸和三年（328），羯人石勒打敗劉曜建立後趙，統轄上郡。昇平三年（359），南匈奴劉衛辰（赫連勃勃父）統部駐屯代來城（今境內巴拉素白城臺），本境大部屬衛辰地盤。義熙三年（407）赫連勃勃建立大夏國，本境屬大夏。不久築大夏國都統萬城（今靖邊白城子）。
南北朝時期，北魏始光四年（427），北魏擊破大夏後，設統萬鎮，本境屬北魏統萬鎮。太和十一年（487），北魏將統萬鎮改置為夏州（治所設統萬城），領化政、闡熙、金明、代名4郡9縣。本境北部屬代名郡，屬縣無考。南部置革融縣，屬化政郡。西魏文帝大統十二年（546），化政郡改稱弘化郡，縣置仍循北魏舊制。
北周初，撤革融縣，轄地併入弘化郡巖綠縣（治所在今橫山縣）。保定三年（563），增設銀州（治所在今橫山黨岔）開光郡、開光縣（治所同在今本境安崖蘆家鋪）。四年（564），夏州弘化郡下設寧朔縣（治所在今本境西南）。大象二年（580），撤開光郡，所轄開光縣隸屬於中鄉郡（郡治所在今佳縣柳樹會），屬銀州領。
隋開皇元年（581），境內建置如前。因避文帝楊忠名諱，中鄉郡改稱真鄉郡。開皇三年（583），撤郡改以州領縣，境內涉及有儒林縣（治所在今魚河地），屬銀州領；開光縣（同前）；德靜縣（治所在紅石橋古城界），屬夏州領。大業三年（607），改州為郡，撤銀州，所領本境儒林、開光改屬雕陰郡（治所在今綏德）；夏州改為朔方郡，本境所置德靜、寧朔縣仍屬之。大業十三年（617）三月，夏州朔方郡鷹揚郎將梁師都依附突厥反叛隋廷，建梁國，共12年。此期間，本境屬梁國。
唐代，實行道、州、縣建制。貞觀二年（628），唐滅梁師都，關內道復置銀州、綏州、夏州，涉及本境有銀州儒林縣、開光縣，夏州德靜、寧朔縣。開元二年（714），銀州撫寧縣治所遷於本境（在今鎮川地）。天寶元年（742），銀州改銀川郡、夏州改朔方郡。乾元元年（758）復改為銀州、夏州。光啟二年（886），党項羌族首領拓跋思恭因鎮壓黃巢起義有功，受封定難軍（今榆林及內蒙伊盟部分）節度使，領轄銀、夏、綏、宥等州，本境南部歸銀州，北部歸夏州。唐末、五代至宋初，本境一直為党項定難軍割據地。
宋太平興國三年（978），宋朝設路、府、州、軍、監建置。七年（982），党項定難軍留後（官名）李繼捧獻銀、夏、綏、宥、靜州歸宋，隸屬於陝西路。繼捧族弟李繼遷率党項族眾反宋，相繼攻佔銀州等地。此後他幾經降宋叛宋，長期控制銀州、夏州等地。宋寶元元年（1038），李元昊（繼遷孫）在興慶府（今銀川市）稱帝，建西夏國。本境屬西夏銀、夏州領地，元豐四年（1081），宋軍相繼攻佔羅兀（在今鎮川）、銀州、夏州等地。次年九月，西夏大軍大舉反攻，奪回銀州、羅兀等城寨。六年（1083）宋與西夏議和。元符元年（1098），宋攻佔羅兀、開光（在今安崖）等堡寨，宋崇寧四年（1105），宋軍再次攻佔銀州城，之後與夏再議和，並改羅兀城為嗣武城。
金天會六年（1128），金兵佔領境東南地區，開光、嗣武城等地屬之。正大三年（1226）置嗣武縣，次年併入米脂縣，時本境東部屬佳州，南部屬米脂縣，西北地已成蒙古勢力範圍，無建置。
元代，實行省、路（府）、州、縣建置。本境長城以南屬陝西行中書省延安路綏德州米脂縣，長城以北無建置，為蒙古遊牧地。
明洪武四年（1371），置綏德衛。九年（1376）綏德衛千戶劉寵率領軍民屯駐榆林莊（亦稱榆林寨，在今榆林城普惠泉北）戍守，設千戶所（軍事建制），統轄榆林莊附近十八軍寨。正統二年（1437），為抗禦蒙古韃靼、火篩等部南犯，延綏鎮都督王楨率領軍民始築榆林城堡，並相繼將榆林千戶所領轄的魚河、岔河兒（即後常樂堡）、水地灣寨（即後雙山堡）及響水堡、高家堡等寨堡，或改建或增建為城堡。
成化七年（1471），置榆林衛（治所設榆林城）。九年（1473），延綏鎮治所由綏德遷至榆林城。成化至嘉靖年間，在本境先後遷建常樂堡，增建歸德、建安、保寧、鎮川堡，並在堡下設柴塘（屯集糧草的地方）。明代中葉起，本境衛堡亦兼行政建置，直隸延綏鎮榆林衛、中路道雙重領轄。
清初仍沿明代舊制，境內所設衛堡及各柴塘軍屯地仍隸屬榆林衛、中路道。
清雍正九年（1731），裁榆林衛改置榆林府（治所設榆林城），同時設榆林、懷遠（今橫山）、靖邊、定邊4縣，歸榆林府領轄；將原榆林衛中路道保寧、常樂、雙山、歸德、魚河、鎮川堡及這些堡地所設的13柴塘地和榆林城劃歸新設榆林縣領轄。乾隆二十七年（1762）又將葭州建安堡劃歸榆林縣。
辛亥革命後，廢除府、州建置，設省、道、縣。民國二年（1913），設榆林道（治所在榆林城），本縣屬之。民國15年（1926），撤銷榆林道，本縣直隸省轄。民國22年（1933），本縣實行保甲制，全縣劃設6個區。24年（1935）陝西省設10個行政督察區，本縣屬第一督察區（榆林）。26年（1937）將聯保改設為鄉、鎮。
1946年10月13日，鎮川、魚河一帶解放，本月31日建立鎮川縣（治所設鎮川堡），下設鎮川、上鹽灣、魚河、清泉（今榆林市所轄）、響水、武鎮（今橫山縣所轄）6區42鄉。1949年4月，鎮川縣改稱榆林縣。本年6月1日，榆林城和平解放，建立榆林市。榆林縣、榆林市同隸屬陝甘寧邊區陝北行署榆林分區管轄。1950年4月，榆林縣、市合併為榆林縣，屬陝西省榆林專區（專署設榆城）管轄。1956年10月，撤銷綏德專區，將所轄6個縣併入榆林專區，專署所在地仍設榆林城。1958年9月撤銷區、鄉建置，本縣組建22個人民公社、1個城關鎮。1958年12月10日——1961年9月1日，橫山縣併入榆林縣。1984年7月，撤銷人民公社、生產大隊、生產隊，改設為鄉（鎮）、行政村建置。
1988年9月1日，榆林縣改置為榆林市，屬榆林地區管轄。
1989年8月榆林市將原榆林鎮撤銷劃設為榆陽鄉和新明樓、鼓樓、上郡路、青山路4個鄉級街道辦事處。
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