西汉高帝六年（前201），置刚氐道于今古城。
三国蜀汉建兴七年(229），改刚氐道为刚氐县，并于江油戍地分置广武县。
西晋太康元年(280），更广武县名平武县。
东晋永和三年（347），省刚氐县入平武县。
隋开皇三年（583），废江油郡，江油、平武二县直隶龙州。
唐贞观八年(634)，省平武县入江油县。
明万历十八年（1590），析江油县置宁武县。
万历十九年（1591），复名平武县，属龙安府。
1913年，撤销龙安府，平武县属川西道。
1924年，撤销道建制，县直隶于省。
1935年4月，中国工农红军第四方面军曾在县城建立平武县苏维埃政府，在县境桂溪(今北川县桂溪乡）建立平南县苏维埃政府，4月下旬在县境青溪（今青川县青溪乡）建立赤水县苏维埃政府，6月红军撤离后，苏维埃政府建置解体。
1935年6月，平武县属四川省第十四行政督察区。
1950年1月，平武县属剑阁专区，1953年1月，剑阁专区更名为广元专区。
1953年3月，广元专区并入绵阳专区，平武县改属绵阳专区。
1968年7月，绵阳专区更名为绵阳地区，平武县属之。
1985年2月，撤销绵阳地区，建立地级绵阳市，平武县属绵阳市。