战国时为秦北地郡乌氏县（为今宁夏地区建置最早的县）、朝那县辖地。

西汉元鼎三年（公元前114年）析北地郡置安定郡，郡辖21县，郡治高平。

十六国时，赫连勃勃于公元407年在高平县自立为大夏天王。

南北朝北魏太延二年（436年）在今固原置高平镇，北周时改高平镇为原州，领高平、长城二郡。

隋为平凉郡治。

唐武德元年（618年）改平凉郡为原州。天宝元年（724年）为平凉郡治，乾元元年（758年）复为原州治。

宋以故原州城置镇戎军，属陕西路。

金大定二十二年（1182年）改镇戎军为镇戎州。元至元七年（1270年）镇戎州与原州合并改置镇原州，后又改置开城府、开城路。

明正统十年（1445年）置固原巡检司，以“故原州”之名，“讳故而改固”得名。成化五年（1469年）为固原卫治；弘治十五年（1502年）为固原州治，又为固原镇治。

清置甘肃省，固原州划属甘肃省。同治十二年（1873年）升固原州为直隶州，领海城（今海原）、平远（今同心）二县及硝河州判、打拉县丞。

20世纪初，固原州所辖海城（今海原）、平远（今同心）两县及硝河州判、打拉县丞外，州直接管理的地域有6里3堡（兴上里、兴下里、东昌里、永丰里、在城里、固原里，厅山堡、厅川堡、县归州堡）和5监1屯（清水监、万安监、黑水监、开成监、广宁监，固原屯）。

民国二年（1913年）废固原直隶州，改置为固原县，属甘肃省泾源道，之后改属甘肃省平凉专区。

民国二十五年（1936年），中国工农红军自陕北西征进入固原县境，在以庙儿掌为中心的地带，成立了固北县苏维埃政府。

民国二十七年（1938年），固北县撤销。

民国三十二年（1943年），甘肃省在固原、海原、隆德、静宁、会宁五县边界地区设置西吉县，划固原的硝河、张易等乡村归西吉县。

民国初年（1912年），废州改县，固原县行政区划沿用了清时的里堡制，废除了军屯牧地的监屯。

民国十八年（1929年）实行区、村制，全县设6个区，即东区、西区、南区、北区、中区和万安区。

民国二十三年（1934年），改区村制为乡镇保甲制。全县设附郭镇1镇和大营、张易、硝河、柳营、三营、七营、城阳、草庙、万安等9乡。

民国二十五年（1936年），设区管乡镇，先设为5个区，后调为4个区。

民国二十九年（1940年），实行新县制，裁区，划小乡镇，原10个乡调整为城关、王洼、三营、七营、蒿店、黑城等6镇和大营、城阳、万安、大湾、张化、张易、硝河、头营、李俊、附郭等10乡。

民国三十二年（1943年），硝河乡划归西吉县。

民国三十三年（1944年），李俊乡划归海原县；海原县的杨郎镇划归固原县。经此调整，全县共辖7镇8乡。后增置4个区管乡镇，其中第一区辖城关镇、附郭乡、大营乡，共30保；第二区辖王洼镇、城阳乡、万安乡共23保；第三区辖蒿店镇、大湾乡、张化乡、张易乡，共30保；第四区辖杨郎、三营、七营、黑城4镇，共27保。

1949年8月，固原县解放。全县重新调整为1市，12区，79乡，291村。城关市驻县城，辖5个街；附郭区驻杨坊，辖11乡；大营区驻彭堡，辖6乡；张易区驻张易，辖7乡；大湾区驻大湾，辖6乡；王洼区驻王洼，辖7乡；三营区驻三营，辖6乡；黑城区驻黑城，辖6乡；杨郎区驻杨郎，辖6乡。

1950年1月，大湾区驻地迁至开城，更名为开城区；撤销附郭、杨郎、黑城3个区，其所辖各乡分别划给三营、七营、大营和开城区。其他各区辖乡也做部分调整。此时，全县辖1市、9区、5街、71乡。

城关市及张易、张化、蒿店、王洼4个区所辖的5街26乡未变动；

城阳区在原有阳洼、上洼、杨坪、海巴、上王、野王等6乡的基础上增设了陈坪乡，共辖7乡；

开城区辖开城、新庄、大湾、牛营、青石、郭庙、万崖（自附郭区划入）和廿里铺（新增置）等8乡；

大营区原辖6乡中，撤销硝口乡，保留吴磨、蒋口、彭堡、堡黎、中河5乡，划入原附郭区的海坪、沈河、上营、明庄、大堡、十里及原杨郎区的石羊、头营乡，新增置了杨中堡乡，共辖14乡；

三营区在原辖6乡中，撤销红城、河南2乡，保留老三营、新三营、白垧、铁家沟4乡，由原杨郎区划入杨郎、三岔、大白山3乡，由原黑城区划入黄铎堡乡，新置了杨河乡，共辖9乡；

七营区原辖6乡中，撤销了北嘴、张堡、砖窑3个乡，保留双井、七营、四营3个乡，由原黑城区划入黑城、苋麻2乡，新置马莲、南坪2乡共辖7乡。4月，将王洼区的店洼乡改由县直辖。

1953年1月，城关市改为城关区，所辖5街以原名改为乡；增置中河、大湾、礼拜寺、孟塬、炭山5个区；店洼乡划归新成立的礼拜寺区。此时，全县辖15区，乡由71个调整至125个。

1954年6月，张易区的什字路、官堡、尉湾3乡划归西吉县。

1955年5月，平凉县安国区第五乡的吊川村划归固原县。

1956年5月，将七营乡秦家滩村12户划归海原县。11月，撤销七营、中河、大湾、礼拜寺4个区，七营区并入三营区，中河区并入大营区，礼拜寺区并入张化区，大湾区并入蒿店区；孟塬区更名为草庙区；城关区改为城关镇，所辖的5个乡改为居民委员会；10个区所辖的乡由120个调整为72个。

1957年5月，将张易区中寨乡的大小刺沟、菜家沟17户划归西吉县管辖；3月，将城阳区民乐乡陈坪社209户划归西吉县；镇原县将张岘乡和平社62户划归固原县；4月，撤销大营、开城两区；大营区的吴磨、石羊2乡划归三营区，十里、张洪、彭堡、西梁、中河5乡改为县直属；开城区的青石乡划归蒿店区，开城、团结、羊坊3乡改为县直属；8月，将蒿店区的什字、胜利2乡合并为什字乡；将三营区的黑城、苋麻2乡合并为黑城乡。全县辖8区、1镇、70乡，5个居民委员会；10月，人民公社化，撤销区、乡建制，组建为政社合一的42个人民公社。两个月后，调整合并为21个，即城郊、三营、七营、张易、新集、开城、炭山、寨科、河川、罗洼、官厅、双井、交岔、什字、彭堡、冯庄、孟塬、草庙、古城、城阳公社。

1958年，撤销甘肃省西海固回族自治区，其辖地划入宁夏回族自治区。宁夏在此设立固原专区，后又改称固原地区，固原县属其管辖，地区行政公署驻故原城内。

1961年5月，撤销城郊公社，增置西郊、南郊、中河、头营、杨郎、黑城、彭阳、红河、沟口、小岔、大湾、蒿店、川口13个公社，全县辖33个公社。设立三营、彭阳两个区级办事处，分管22个公社。三营区办事处管理三营、头营、杨郎、黑城、七营、炭山、双井、寨科8个公社；彭阳区办事处管理彭阳、古城、新集、川口、庆岔、王洼、罗洼、小岔、冯庄、草庙、孟塬、红河、城阳、沟口14个公社；其余西郊、南郊、开城、大湾、什字、彭堡、张易、河川、官厅、蒿店、中河等11个公社属县直管。

1963年4月，撤销两个区级办事处，设置三营、王洼、彭阳3个区公所。恢复城关镇建制；增设红庄、黄铎堡两个公社。三营区辖原三营办事处管辖的8个公社和新置的黄铎堡公社共9个公社；彭阳区辖原彭阳办事处管辖的川口、古城、沟口、新集、红河、城阳、彭阳7个公社；王洼区辖原彭阳办事处管辖的其余7个公社；县直管的公社增加红庄公社，共12个。

1973年8月，成立城郊片办公室，统管原由县直管的12个公社和城关镇。

1976年10月，城关镇划归县直管。

1980年3月，三营区增置高台公社；王洼区增置石岔公社。12月，城郊片该置为城郊区。

1983年1月，什字公社更名为什字路公社；双井公社更名为甘城公社。10月，划固原县彭阳、王洼两区的15个公社置彭阳县。同年，公社体制改革，所有公社改设为乡。

1984年9月增置马渠、程儿山2乡。11月，撤销城郊、三营两区。

1986年1月，三营乡改置为三营镇。至此，全县共辖城关、三营2镇和蒿店、什字路、大湾、开城、张易、红庄、南郊、西郊、中河、彭堡、头营、杨郎、黄铎堡、黑城、七营、甘城、炭山、高台、马渠、寨科、官厅、程儿山、河川等23乡。

2000年，固原县辖5个镇、20个乡。总人口470741人。

2001年7月7日，国务院批准撤销固原地区和固原县，设立地级固原市和原州区。

2003年，将原州区的大湾乡、蒿店乡、什字路镇划归泾源县。

2003年7月25日，原州区原有乡级行政建制22个（其中建制乡18个，建制镇4个），按照乡镇行政区划调整原则及要求，将22个乡镇合并为15个乡镇（街道），即8镇6乡1个街道。

七营镇、黑城镇、炭山乡、官厅乡、中河乡、河川乡行政区划、政府驻地保持现状，

彭堡乡改设为镇，行政区划、政府驻地保持现状。

高台乡和甘城乡合并为甘城乡，

马渠乡和寨科乡合并为寨科乡，

黄铎堡乡和三营镇合并为三营镇，

杨郎乡和头营乡合并为头营镇，

东郊乡和西郊乡合并为清河镇，

红庄乡和张易乡合并为张易镇，

南郊乡和开城乡合并为开城镇。

撤销城关镇，成立中山街。

2008年06月，将黑城镇，七营镇，甘城乡及炭山乡的五个村划给海原县。至此，原州区下辖6镇5乡1街道。

2009年，撤销中山街道，成立北塬街道，南关街道，新区街道。至此，下辖3街道，6镇5乡。

2011年08月，将官厅乡和清河镇合并为官厅镇，将三营西部（原黄铎堡乡）和头营镇四村成立黄铎堡镇。至此，下辖3街道7镇4乡。

2014年11月固原市人民政府同意将原州区新区街道办事处更名为原州区古雁街道办事处。