泾源建县始于北宋乾德二年（公元964年），时名安化县，自华亭县析置。
此后，县名及隶属关系曾多次变更。
1950年9月，以其为泾河发源地而改今名。
春秋时为乌氏戎居地，战国、秦朝时属北地郡乌氏县。
汉承秦制，武帝时属安定郡乌氏县。
西晋时属雍州安定郡都卢县，东晋属雍州陇东郡泾阳县。
隋时以泾河南北分属安定郡华亭县。
宋设安化县，属渭州（今平凉）。
金大定七年（1167年），改安化县为化平县，属平凉府。
元初废化平县，并归华亭县，属陕西行中书省平凉府。
明属陕西布政使司平凉府。
清初袭明制，同治十年（1871年）划平凉、固原、华亭、隆德四州县地，置化平川直隶厅，属平庆泾固化道。
1913年，改化平直隶厅为化平县，恢复了900多年前的县名，属甘肃省泾源道，后归陇东专区。
中华人民共和国建立后，甘肃省于1950年改化平县为泾源县，属平凉专区。
1953年推行民族区域自治政策，改为泾源回族自治区。
1955年5月，又改称泾源回族自治县。
1958年宁夏回族自治区成立，泾源划归宁夏，归属固原专区，更名为泾源县。
1970年固原专区改为固原地区，泾源县属固原地区。
现属固原市。
清末，设化平川直隶厅时，下辖化临（今香水镇、园子乡）、香水（今惠台乡、黄花乡）、圣谕（今兴盛乡）、白面（今白面镇、东峡乡）4里66村。
1913年，改化平川直隶厅为化平县时，仍设4里。
1914年改设东、西、南、北、中5个区。
1920年又恢复为4里。
1927年，改原4里为4个区，名称不变。
1936年改设原4区为1镇（化临镇）3乡（香水、泾源、白面）。
之后，又改为黄花、泾北、泾南3个区。
1939年3个区合并为2个区，原化临里、香水里地区合并为第一区，原圣谕里、白面里地区合并为第二区。
1941年，改2区为面泉（今香水镇）、崇义（今黄花乡）、惠家（今惠台乡）、圣谕（今兴盛乡）、白面（今白面镇）、泾源（今东峡乡）等6个乡。
1942年，又将6乡改为白泉、泾南2镇和泾北、黄花2乡，共辖27保、254甲。
1949年8月，泾源县解放。
全县设为泾南、泾北、白泉、黄花4个区，下辖16个乡。
1950年5月，撤销白泉区，所辖乡划归泾北、黄花2区。
1955年冬，3个区撤销，并撤销了双营、金家、红峡、西峡4个乡。
1957年，华亭县山寨区的新民、石嘴2乡划归泾源县。
此时，全县辖新民、涝池、兴盛、城关、沙塘、石嘴、白面、园子、黄花、惠台、东峡、河北、桥关、红土等14个乡。