天水在夏、商時期屬雍州,周孝王十二年(公元前九世紀)贏非子在秦池(今張家川縣城南一帶)為王室養(yǎng)馬有功被封于秦,號贏秦。秦即后世的秦亭,是今天水市轄區(qū)見于史籍的最早地名。
秦武公十年(前688年),秦滅圭阝戎、冀戎,置圭阝(今天水市城區(qū))、冀(今甘谷縣東)二縣,這是中國歷史上設置最早的兩個縣級建置。秦昭王二十八年(279年),設隴西郡。郡縣制在今轄區(qū)確立。
西漢武帝元鼎三年(前114年),從隴西、北地二郡析置天水郡。從此有“天水”的名稱。
三國魏文帝黃初元年(220年),一度設秦州。因秦邑而得名,從此有“秦州”的名稱。
西晉始,實行州郡縣三級制。晉武帝泰始五年(269年)秦州正式設立,今轄大部分由秦州天水郡轄。南北朝因亡。
隋唐時,實行州縣二級制,秦州地域縮小,地域和今轄區(qū)大體相當。元代,秦州轄成紀、秦安、清水3縣。
明代,秦州轄秦安、清水、禮縣3縣。清雍正七年(1729年),秦州升為直隸州,直隸甘肅省,轄秦安、清水、兩當、徽縣、禮縣5縣。
民國2年(1913年),2月,北洋政府推行省、縣二級制,暫存道制。鞏秦階道改稱隴南道。撤秦州設天水縣。民國3年1月,寧遠縣改稱武山縣。6月,隴南道改稱渭川道,轄14縣。民國16年(1927年)7月,渭川道改稱渭川行政區(qū)。不久,撤銷行政芪 ,實行純粹的省縣二級制。民國18年(1929年),伏羌縣改名甘谷縣。民國23年(1934年),甘肅省政府設立天水行政督察區(qū)。次年,改稱甘肅省第四行政督察區(qū),轄10縣。
1949年8月3日,天水縣解放。8月15日,天水分區(qū)行政督察區(qū)成立。同年12月,天水分區(qū)改稱天水專區(qū)。1950年2月,析天水縣置天水市,以城區(qū)為天水市的行政區(qū)域。
1953年7月6日,將清水、秦安、莊浪、隴縣38鄉(xiāng)合并成立張家川回族自治區(qū)(1955年10月改稱縣),屬天水專區(qū)。1958年4月8日,撤銷武都專區(qū),并入天水專區(qū)。1961年11月5日,恢復武都專區(qū)。
1969年10月1日,天水專區(qū)改稱天水地區(qū)。(時轄天水市、天水縣、甘谷縣、武山縣、清水縣、張川縣、秦安縣、徽縣、兩當縣、禮縣、漳縣等1市11縣)。
1985年7月8日,國務院批準,撤銷天水地區(qū),實行市管縣體制。天水市升為地級市。撤銷天水縣、將其行政區(qū)域并入天水市。天水市設立秦城、北道兩區(qū)。以天水縣西南17鄉(xiāng)及原天水市(縣級)轄區(qū)設秦城區(qū),以天水縣東南、西北其余22鄉(xiāng)和北道鎮(zhèn)設北道區(qū)。天水市人民政府駐秦城區(qū)。將原天水地區(qū)的徽縣、兩當、西和、禮縣劃歸新成立的隴南地區(qū);漳縣劃歸定西地區(qū)。天水市轄兩區(qū)五縣;即秦城、北道兩區(qū),秦安、清水、張家川、甘谷、武山等5縣。
經(jīng)國務院批準,從2005年1月1日起, 秦城、北道兩區(qū) 更名為秦州區(qū)和麥積區(qū)。