三国魏文帝黄初元年（220），复汉阳郡为天水郡（治冀县），分雍州的陇右部分为秦州，区境属秦州天水郡。
五代后唐长兴三年（932），设陇城县。
北宋时，今境内分属秦州成纪、陇城二县，北宋建隆二年（961），置定西寨（治今新阳镇西）；开宝元年（968），置三阳寨（治今渭南镇东），二寨并属秦州。
南宋时，成纪县隶属金熙泰路，大定二十七年（1187）又改隶凤翔路，辖今区境北。
陇城县属南宋利州（西）路天水军（治今秦州区天水镇），辖今境内南麦积山一带(包括陇城）。
元初，成纪县改属陕西省巩昌府（治今陇西县境）秦州。
1913年2月，秦州直辖地改为天水县。
1949年8月天水解放后，县城(今秦州区）析置为天水市，县城以外农村为天水县。
县治初设今秦州区，1950年2月迁天水郡（今秦州区西南）。
天水市、天水县倶隶甘肃省天水专区（初称天水分区，1951年改名天水区，1955年改称天水专区，1969年再改为天水地区）。
1958年12月，天水县并人天水市。
1961年12月，县、市分设，天水县县治临时设今秦州区，1962年7月迁北道埠。
1985年4月，北道区撤销，属地仍归天水县。
同年7月，国务院批准撤销天水地区和天水县，天水市升级为地级市，设北道、秦城两个县级区。
天水县西南部17乡划归秦城区，其余22乡、1镇组建北道区。
北道区治地仍设北道埠，隶属甘肃省天水市。
2004年9月30日，经国务院同意，民政部批复，北道区更名为麦积区。