秦厉共公二十一年（前456年），始在今古城村一带建立频阳县。
北魏置土门县。
唐置美原县。
明洪武三年（1370年），设镇立会，称美原镇，属美田里。
明清及民国初美原均设分县，由县佐分治。
清时属东北乡第十九联。
民国十九年（1930年），撤美原县。
民国二十二年（1933年），实行保甲制时属礼仁乡，辖7个保。
1949年10月后，为美原区，辖7个乡；后改为第九区，辖7个乡。
1958年，复为美原区，辖9个乡。
1958年12月，与铜川市合并后属美原公社，称美原管理区。
1961年，改称美原公社。
1984年，政社分设中设立美原建制镇。
2001年12月，将原雷古坊乡并入该镇。