吴川在唐虞时代为南交；西周时代为百粤地；秦属象郡；西汉初年属南越；汉武帝元鼎六年（前11）分郡置县，属合浦高凉县；南朝宋元嘉年间（424-443）置平定县（吴川县前身），属高凉郡；梁陈属罗州高兴郡：隋开皇九年（589）废平定县，置吴川县，仍属高凉郡；唐属罗州招义郡；五代南汉属罗州；宋属辩州；元属化州路；明洪武元年（1368）属化州府，洪武九年（1376）改属高州府；清仍属高州府；1913年属广东省高雷道，1926年属广东省南路行政区，1945年属广东省第七行政督察区。
1949年10月，中华人民共和国成立，吴川属南路专区，后改属高雷专区。
1952年5月，吴川县与梅茂县合并，改称吴梅县，属广东省粤西行政区。
1953年复称吴川县。
1958年10月，吴川县与化县合并为化州县。
1961年4月，吴川与化州分县改名吴川县，属湛江地区。
1983年撤销地区建制，实行地市合并，市领县体制，吴川县属湛江市。
1994年5月，吴川撤县建市，一直沿用至今。