合川古名垫江（原为亵江，取嘉、涪二江在城北鸭咀的汇合之水如衣重叠之意，《汉书·地理志》误记为垫江并沿袭至今）。

合川在巴人入川前是濮族人主要居住地；合川古城邑“巴子城”（今城区铜梁山下）曾是巴国别都。

秦惠文王十一年（前314年），始设垫江县，县域辖今合川、武胜、铜梁、安岳、岳池县地，隶属巴郡，治所在今合川。

西汉元始二年（2年），仍为垫江县，县域辖今合川、武胜、铜梁、大足及安岳、潼南县一部分，县治在今合川区合阳镇，仍隶属于巴郡。

东汉建安六年（201年），改属益州巴西郡。

蜀汉建兴十五年（237年），改属益州巴郡。

东晋义熙元年（405年）改属巴州。义熙八年（413年）改属巴郡。

南朝宋元嘉年间（424年-453年），置东宕渠郡，属梁州，郡治今合阳镇。宕渠名源于宕渠水（今渠江）。东宕渠郡下辖1县宕渠县。

南朝齐建元年间（479年-482年），因贵州的僚人迁徙进入嘉陵江、渠江流域，东宕渠郡改为东宕渠僚郡，属梁州，郡治仍在今合阳镇。东宕渠僚郡下辖3县：宕渠县、平州县、汉初县。

南朝梁大同年间（535年-545年），东宕渠僚郡分置新兴郡，平州县、汉初县划出，只辖宕渠县。太清四年（550年），东宕渠僚郡复名东宕渠郡。

西魏恭帝三年（556年），置合州，因涪江与嘉陵江汇流而得名，州治在今合阳镇，合州辖4郡7县：垫江（原东宕渠郡）、清居（原新兴郡）、东遂宁、怀化4郡及郡属石镜（合川）、汉初（武胜）、清居（南充市南）、方义（遂宁城区）、德阳（遂宁市中区东南）、长江（蓬溪）、始兴（潼南）7县。

隋初，撤销垫江郡。隋开皇十八年（598年）年，合州更名涪州。开皇年间，设赤水县，隶属于涪州。大业三年（607年）又改名涪陵郡，辖3县：石镜县、汉初县、赤水县。

唐武德元年（618年）复名合州，隶属于剑南道。天宝元年（742年），改名巴川郡。乾元初年（758年），复名合州。合州辖六县：石镜县、汉初县、赤水县、新明县、铜梁县、巴川县。

宋乾德三年（865年），改石镜县为石照县，隶属于潼川府路合州巴川郡。熙宁四年（1071年）赤水县并入铜梁县。熙宁七年（1074年）复设赤水县。淳佑三年（1243年）为抗蒙兵，在州城之东5公里的钓鱼山筑新城，州治所迁居钓鱼城。

宋末，蒙古军队大举南侵。南宋开庆元年（1259年）10月，蒙古军队在潼川府路合州（今合川区）正式打响钓鱼城之战。在战斗中被称为“上帝之鞭”的元宪宗蒙哥被流弹击中身亡，此后欧亚各战场蒙古众王回师争夺汗位，使得南宋王朝延续20年，甚至改变了欧亚战场的格局。合川钓鱼城直到祥兴二年（1279年）正月才被占领。钓鱼城保卫战长逾36年，写下了中外战争史上罕见的以弱胜强的战例，因此被欧洲人誉为“东方麦加城”、“上帝折鞭处”。

元至元十五年（1278年），宋将王立以城降，合州和石照县复还旧治。至元二十年（1283年）撤潼川路。合州为散郡，赤水县并入石照县。元至元二十二年（1285年），合州改属四川等处行中书省重庆路。

明洪武初年（1368年），州治石照县并入合州，隶属于四川承宣布政使司重庆府。以后，合州辖县陆续划出，至清雍正六年（1728年）成为不再辖县的单州，属四川省重庆府管

民国二年（1913年），合州改名合川县。

1950年，合川县属川东行署壁山专员公署辖。1951年，壁山专区更名江津专区，合川县属四川省江津专区辖。1952年4月，划出合川县城关区增设合川市。1958年1月，经国务院批复，合川市建置撤销，原合川市所辖地域改为合川县城关镇。1981年，江津地区更名为永川地区。1983年3月，撤销永川地区，将原永川地区8县划入重庆市，合川县属重庆市辖。1992年8月4日，民政部（民行批[1992]89号）批复同意撤销合川县，设立合川市。

1997年，重庆恢复中央直辖市，合川隶属于重庆直辖市。