汉川周属郧国，东周至战国郧被楚所灭，汉川属楚地。
秦属南郡安陆县辖。
汉代割南郡东部置江夏郡，汉川属江夏郡安陆、沙羡两县辖地。
两晋袭之。
三国时先属魏，后属吴。
南北朝梁属郢州梁安郡，南北朝梁武帝天监元年(502)，始置县于甑山，名甑山县（辖今县境东南境），西魏属魏安郡、汊川郡，北周属沔州甑山郡（今马鞍乡）。
隋属复州，隋大业末废县为镇，并入汉阳县。
唐武德四年（621），汉川复县，置县治于汊山。
唐贞观元年（625），改名汊川。
天宝元年（742），改属汉阳郡。
乾元元年（758），复属沔州。
宝历二年（826），改属鄂州。
五代后周显德五年（958），改属安州，移治金鼓城（今刘家隔镇）。
宋建隆元年（960），属荆湖北路，更名为义川县，宋太平兴国二年（977），因避宋太宗赵光义讳，改名汉川县。
熙宁四年（1071），废县为镇，属鄂州汉阳县。
元祐元年（1086），县恢复，仍隶汉阳。
绍兴五年（1135），县又废；七年（1137），复置。
元代，各地改设行中书省，汉川属湖广行中书省汉阳府。
元至元二十二年（1285），移县治于长城（今城关镇）。
明代改制，设承宣布政使司，汉川属湖广布政使司汉阳府。
洪武九年（1376），汉阳府降为州，汉川隶属武昌府，洪武十三年（1380），复隶汉阳府。
清康熙三年（1664），湖北、湖南分治，汉川隶属湖北布政使司汉阳府。
1914年，废府设道，汉川属江汉道。
1949年5月，汉川全境解放后，属鄂中专区；同年8月，改属沔阳专区。
1951年7月，沔阳专区撤销，隶属孝感专区。
1960年1月4日，国务院批准，撤销孝感专区，汉川县划归武汉市领导。
1961年4月24日，国务院批准，恢复孝感专区，汉川县属孝感专区。
1970年，专区改名地区后，隶属孝感地区至今。
1949年5月，天汉县全境解放，同年7月，天门、汉川分治，汉川县建制恢复。
1950年初，撤销乡的建制；同年10月，城关区改为城关镇，部分地区开始恢复乡的建制。
1956年1月，区名改按所辖区域地名命名。
1956年4月，撤销区级建制。
1957年9月，恢复区级建制。
1958年9月，撤区建乡，同时建立8个人民公社，实行乡（镇）社合一体制。
1959年11月，孝感专区撤销，改属武汉市。
1961年5月，孝感专区恢复，还属孝感专区。
1961年4月，恢复区、镇建制，撤销区级公社，以管理区为基础建立小公社。
1978年12月，镇社分开，公社适当合并，下设管理区；县辖3镇恢复，3场不变。
1984年1月，政社分开，撤销公社，恢复区乡建制。
1987年9月，撤区建乡，全县划分为9乡、15镇。
1989年5月，设71个联村办事处和4个街道。
1993年4月10日，《国务院关于湖北省撤销孝感地区设立孝感市（地级）的批复》国函〔1993〕46号，撤销孝感地区和孝感市（县级），设立孝感市（地级），汉川县隶属孝感市辖。
1997年3月12日国务院批准，撤销汉川县，设立汉川市（县级）。
名称沿用至今。