陕西省是中华民族的重要发祥地之一。西周、秦、西汉、新、东汉、西晋、前赵、前秦、后秦、大夏、西魏、北周、隋、唐14个王朝建都陕西，使这里长期成为中国、经济、文化中心。
据考证早在80万年前，蓝田猿人就生活在这里。在蓝田县公王岭和陈家窝两地的旧石器时代遗址中出土的40余种动物化石，普遍带有南方色彩，如剑齿象、大熊猫、爪兽、毛冠鹿、水鹿等，这足以说明蓝田猿人所生活的秦岭北麓，当时气候温暖、湿润，植被繁茂，林木丛生，很适合原始人类繁衍和生息。
新石器时代原始氏族时期的文化遗存在西安市、渭南市、榆林市等地多有发现。西安城东的半坡遗址，集中展示6000年前仰韶文化时期母系氏族社会的进步和文明。入选“2008年全国十大考古新发现”的杨官寨遗址位于西安市高陵区，该遗址距今6000年左右，在遗址北区发现的庙底沟文化遗存，是第一次发现6000年前关中庙底沟文化的中心聚落和聚落环壕，为探讨庙底沟文化的聚落布局与社会结构等提供极为重要的资料，填补仰韶文化中的一个重要空缺。
在仰韶文化向龙山文化过渡的时期，陕西渭河流域先后崛起炎帝与黄帝两个部落。古史传说中歧义丛生的炎黄史迹，都是中国早期文明社会的历史投影，记录着华夏先民筚蓝缕的征程。今天座落在陕北黄陵县的“人文初祖”轩辕黄帝陵，已成为凝聚中华民族的象征。位于陕西省榆林市神木市高家堡镇石峁村的石峁遗址是中国已发现的龙山晚期到夏早期时期规模最大的城址，距今约4000年左右，属新石器时代晚期至夏代早期遗存。
殷商时代，周人的先民在陕西渭河流域西部往返迁徙。商代末期，周人首领姬昌把部落中心从长期经营的周原（今宝鸡市扶风县、岐山县一带）迁到沣河西岸的丰京（今西安市区西南），之后其子姬发又在沣河东岸营建镐京。最后，周人联合其他部族发起克商之战，伐灭殷商，建立起西周王朝。
西周是在陕西境内建都的第一个王朝，其范围北及戎狄，东达渤海，南到汉水，西接汧陇。周成王时，周公旦和召公奭辅政，分陕（今河南省三门峡市陕州区）而治，陕以东由周公治之，陕以西以召公治之。后世因此称陕以西地区为“陕西”。周初，周公制礼作乐，以礼乐制度规范社会，奠定中国传统文化的基础。西周时期，陕西农业与手工业都有很大的发展，青铜器的制作凝重典雅，且铭文字数增多，毛公鼎是现存商周时期铭文最多的青铜器，铭文字数近500字，其内容与书法均具有很高的史料价值。
西周末年，王室东迁洛邑，原居于陇东的秦人部落因护送平迁有功，于前770年获封诸侯。秦人逐渐拓展到关中地区，成为陕西历史舞台的主人。后来陕西被简称为“秦”即因于此。
前359年，秦孝公启用商鞅进行变法，加速秦国的发展步伐，使其很快由一个地处西陲的落后诸侯一跃而成为当时最强大的诸侯国。前236年起，秦国以本土为，发动大规模的兼并战争，至前221年，先后翦灭六国、统一九州。秦王朝虽历时短暂，但其所创立的多民族大一统国家模式，以及所确定的以制度、三公九卿制度和郡县制为特征的中央模式，被此后两千余年的中国历代王朝所承袭。其在陕西境内留存的长城、直道、始陵等诸多遗迹，至今仍能让人感受到其巨大的影响力和创造力。
前206年，秦朝在反秦起义中。项羽把陕西关中和陕北延安地区分封给秦朝的三名降将，陕西的代称“三秦”一词即由此得名。前202年，刘邦消灭项羽，因曾受封汉王，故以“汉”为国号，定都长安。后世汉人、汉族、汉字、汉语等皆源于此。
西汉时期不仅是中华民族的鼎盛时期，也是陕西发展的兴盛时期。汉武帝时（前140—前88年），西汉的国势达到顶峰。据《汉书·食货志》记载，“京师之钱，累百钜万，贯朽而不可校；太仓之粟，陈陈相因，充溢露积于外，不可食”。在那个时期陕西创造出数多个“世界第一”：当时世界上规模最大的国际性大都会长安城，最完备的农业灌溉渠网，最早的农业科技代田法与三角耧，最早的农业科技专著《氾胜之书》，最早的医药学专著《神农本草经》，最早的数学专著《周髀算经》和《九章算术》，最早的高校太学，最早的国家图书馆石渠阁与天禄阁，第一部纪传体通史《史记》，第一部目录学著作《七略》等。
9年，王莽建新朝，西汉。此后历经战乱，陕西暂失国都地位，至190年，军阀董卓挟汉献帝回迁长安故都。
东汉末至隋统一前，陕西成为的中心。董卓之乱曾使长安“城空四十余日”，昔日富饶甲天下的关中地区“二三年内无人迹”。魏晋南北朝时期，边疆少数民族大举内迁，使陕西即成为西晋、前赵、前秦、后秦、大夏、西魏、北周等朝代的国都，也成为中华民族大融合的中心舞台。
581年，杨坚废北周建立隋朝。次年，在汉长安城的东南方向营建新都大兴城，此城为西安城郭的早期基础。隋王朝与秦王朝一样，虽短命而影响久远，其建立的三省六部制度、科举制度，影响此后千余年的中国历史进程。618年，李渊在大兴城逼隋恭帝禅位，建立唐朝。唐代是古代陕西的鼎盛时期。关陇胡汉贵族军事集团奉“关中本位政策”为基本国策，以经营关中为根本，居重驭轻，宰制全国，使得陕西地区居于全国、文化乃至经济的中心地位。
唐长安城沿用隋大兴城的旧制并不断增建，新修大明宫、兴庆宫等豪华群，城市规模宏大，气势磅礴，格局严整，其型制影响远及日本、新罗。当时长安城是世界上最繁华、规模最为庞大的都市，人口最多时超过百万。由于交通便利，不仅与国内各地连为一体，而且同域外交往频繁，外来文化大量传入长安，远方殊俗重译而至，胡风胡俗如潮涌入，商旅云集，西域商贾常住者达数千人之多。大唐也以包容的心态接纳西域文明，一时太常乐尚胡曲，贵人御馔尽供胡食，士女竞衣胡服，使长安成为举世瞩目、万国朝聘的世界大舞台。
唐代也是一个追求创新的时代。诗称李杜元白，书崇欧褚颜柳，文韩柳，画尚阎吴。印刷术悄然兴起于写本与拓本之间，火药以药亦丹的面目现身，复方治病、曲辕犁地、稻麦复种在这里应运而生。无论是物质领域还是领域，都呈现出巨大的创造热情。
755年，“安史之乱”爆发，之后地方节镇膨胀，形成藩镇割据局面。随着均田制与府兵制的，陕西关中地区逐渐无法承载庞大的中央军队与官僚机构，对东南地区的经济依赖益发严重，唐王朝也开始衰落。唐代之后，随着经济重心的南移和中心的东迁，长安降为一方重镇，但陕西仍是中国西北方向的区域性中心地区。
早在唐末时期，党项族拓跋部落就在陕北崛起。1038年，拓跋部建立西夏，陕北部分地区为其控制。宋夏之间时战时和几十年，陕西北部广大地区成为两个拉锯争夺的战场。1128年，金军攻入关中，陕北大部和关中东部均为金占有。此后金军长期与西夏在陕北角逐，而南宋仅保有陕南，与金军夹秦岭对峙。1216—1236年，蒙古帝国以20年之功，最终占有陕西全境，结束陕西三家分政的局面。
元朝于中统三年（1262）年设立陕西四川行中书省，辖区有今陕西、甘肃、、青海、四川5省区及自治区河套地区；元世祖至元十八年（1281）年分设甘肃等处行中书省；至元二十三年（1286）年又将陕西、四川行中书省分成陕西等处和四川等处两个行中书省。陕西等处行中书省辖区有今陕西省（不含略阳、勉县、宁强县）、永靖县以东地区、回族自治区南部及河套地区大部。
1369年，明军略定陕西，旋改元奉元为西安府，“西安”地名沿用至今。明代陕甘两省合并，为陕西承宣布政使司，习惯称陕西行省，包括今陕西全境和甘肃嘉峪关以东、及青海湖以东部分地区。陕西是明帝国的西北边陲，处于防御西、北两个方向外敌入侵的前沿，地方管理体制中带有强烈的军事痕迹。明初在陕西境内广修城池，陕北军屯密布，陕南山区禁流民进入，都是出于军事防御的考虑。
1628年，明末农民大起义在陕西爆发。1643年，李自成在襄阳称新顺王，并在河南汝州歼灭明陕西总督孙传庭的主力，旋乘胜进占西安。次年正月，建立大顺，年号永昌。
1645年，清军入据陕西全境。康熙初年实行陕甘分治，陕西省的疆域从此固定下来。随着社会渐趋稳定，陕西境内水利恢复，耕地面积扩大，农产品产量提高，人口迅速增长，城镇商业兴旺，西安、咸阳、三原、泾阳等地商贾云集，陕南也在封禁政策解除后出现移民热潮。鸦片战争后，陕西人民负担加重，社会矛盾，社会动荡加剧。
1911年，陕西党人联合会党在西安举义，经艰苦奋战，光复全陕，结束陕西两千多年的帝制时代。袁世凯窃取辛亥的后，北洋军入陕，陕西陷入军阀混战的局面中。仅1926年西安围城一战，就使数万陕西军民丧生，而1929年因造成的“年馑”，更使两百多万陕西百姓沦为饿殍。中原大战后，杨虎城入主陕西，在“开发西北”的呼声中重新整顿陕政，大力兴修水利，恢复农业生产，招商兴办实业，陕西的局面为之一新。随着陇海铁通到陕西，以及抗战前沿海工商业的内迁浪潮，陕西广纳百业逐渐形成自己的近代工业基础。
1935年，中央、中央红军长征到达陕北。次年，张学良、杨虎城发动举世闻名的“西安事变”，中央和平解决西安事变，促成以国共合作为基础的抗日民族统一战线的建立。在艰苦卓绝的抗日战争中，陕西为抗战的胜利作出卓越贡献。陕西具有光荣的传统，陕北是红军长征的落脚点，中国在延安战斗和生活13个春秋，这里是全国模范抗日根据地，是解放战争的出发地。陕甘宁边区是中国局部执政建设新主义国家的“示范区”，延安以成为一笔巨大的宝贵财富，永远激励着陕西人民奋斗前行。新中国建立之后，陕西人民砥砺奋进、众志成城，在中国的坚强领导下，书写陕西发展的壮丽诗篇。
以来，陕西国民经济持续快速增长，国内生产总值已经由1978年的81.07亿元上升到2020年的26181.86亿元。三秦人民凭着一股逢山开、遇水架桥的闯劲，凭着一股抓铁有痕、踏石留印的韧劲，交出一份靓丽答卷。