榆陽古屬雍州。

商時屬鬼方，西周為獫狁所轄。

春秋時為林胡、白翟地。

戰(zhàn)國初屬魏，置上郡。

秦為上郡。

漢仍置上郡，并設龜茲、鴻門、獨樂三縣。

三國為匈奴所據。

東晉時，初屬后趙，置上郡。

后屬前秦，又屬后秦。

赫連勃勃建大夏國，為大夏國都統(tǒng)萬城隸地。

北魏滅夏，置夏州。

并在原漢龜茲縣設上郡，屬國城。

北周時設銀州，為銀州州治。

后周置稱渾戌。

隋開皇初改德靜鎮(zhèn)。

大業(yè)九年（613年）置德靜縣，屬朔方郡。

唐設銀州（治儒林）。

宋代為西夏地，設左廂神勇軍司，監(jiān)軍司駐地稱彌陀河。

元為延安路管轄，為米脂縣地。

明初為延安府管轄，仍屬米脂縣。

明成化七年（1471年）設榆林衛(wèi)，成化九年（1473年）榆林衛(wèi)治所由綏德遷至榆林，設榆林鎮(zhèn)。

清初，仍沿明代舊制。

雍正八年（1730年）榆林衛(wèi)改設榆林府、榆林縣，府治榆林縣。

民國初（1913年）廢府置榆林道，道治榆林縣。

1933年撤銷道制，1935年設陜西省第一行政督察專員公署，公署駐地榆林縣。

1946年10月榆林縣東南部鎮(zhèn)川、清泉等地和橫山縣響水、武鎮(zhèn)等地解放，建立鎮(zhèn)川縣人民政府（駐地鎮(zhèn)川堡）。

轄鎮(zhèn)川、鹽灣、清泉、魚河、武鎮(zhèn)、響水6個區(qū)，42個鄉(xiāng)。

1949年4月鎮(zhèn)川縣改設為榆林縣。

同年6月1日榆林和平解放，設榆林市人民政府。

1950年4月，榆林市并入榆林縣。

同時與橫山、神府縣相互調整區(qū)劃，榆林縣武鎮(zhèn)區(qū)、響水區(qū)劃予橫山縣，橫山縣河北區(qū)劃予榆林縣，神府縣開光區(qū)、雙建區(qū)劃予榆林縣。

1953年末轄榆林市及鎮(zhèn)川、清泉、上鹽灣、魚河、古塔寺、青云山、安崖底、雙山堡、牛家梁、孟家灣、馬合、芹河、巴拉素13個區(qū)，87個鄉(xiāng)（街），823個村，12個居民委員會。

1956年3月調整為9個區(qū)、1個直屬鄉(xiāng)。

1958年9月撤區(qū)并鄉(xiāng)，設23個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）。

同年12月橫山縣并入榆林縣，轄33個人民公社（鄉(xiāng)鎮(zhèn)）、97個生產管理區(qū)、469個生產大隊。

1961年9月榆林橫山分縣后，榆林縣轄28個人民公社，3個代政農場，下設388個生產大隊，19個分場。

此后全縣區(qū)劃雖經數次調整，但榆林縣轄域再未變動。

1984年7月實行政社分設，恢復了鄉(xiāng)鎮(zhèn)，行政村建置，轄4鎮(zhèn)24鄉(xiāng)，4個街道辦事處，86個居民委員會，480個村民委員會，1633個自然村。

1988年9月撤銷榆林縣設立榆林市（縣級）。

1989年7月撤榆林鎮(zhèn)及其下屬8個辦事處，設榆陽鄉(xiāng)和鼓樓、新明樓、上郡路、青山路4個街道辦事處（鄉(xiāng)級）。

1999年末全市轄10個鎮(zhèn)、18個鄉(xiāng)、4個街道。

2000年6月撤銷榆林市設榆陽區(qū)，榆林地區(qū)改設為榆林市，榆陽區(qū)隸屬榆林市。

2001年12月轄12個鎮(zhèn)、12個鄉(xiāng)、4個街道。

2003年3月增設崇文路、航宇路、駝峰路3個街道辦事處。

2011年10月，撤銷安崖鎮(zhèn)與大河塔鄉(xiāng)合并設立大河塔鎮(zhèn)；撤銷劉千河鄉(xiāng)與青云鄉(xiāng)合并設立青云鎮(zhèn)；撤銷余興莊鄉(xiāng)與古塔鄉(xiāng)合并設立古塔鎮(zhèn)。

2000年7月，縣級榆林市改為榆陽區(qū)，沿用至今。