远在母系氏族时期，今定西市境内就有先民在洮河、渭河流域繁衍生息，从事原始的采集、渔猎和农耕生产，创造了灿烂的史前文明。《尚书·禹贡》分天下为九州，夏商时期，今定西地区属“雍州”之地，为西戎部族所居。西周晚期，周人的足迹已达渭河上游。
春秋时期，秦武公十年（前688年），秦伐居于渭河中上游的邽、冀2戎，设邽、冀2县，今通渭县南、陇西县东为冀县辖地。秦穆公三十七年（前623年），秦开疆拓土，称霸西戎，秦国势力到达洮河流域。战国时期，秦献公元年（前384年），“兵临渭首，灭狄豲戎”，秦国的西境到达今陇西、渭源、临洮县境内，设置了狄道、豲道2县，今定西境内建置县由此开始。秦昭襄王二十七年（前280年），秦“使司马错发陇西，因蜀攻楚黔中，拔之”（《史记·秦本纪》）。“陇西”之名始见于史册。秦昭襄王二十八年（前279年）始设陇西郡，郡治狄道县，今定西市均辖属于陇西郡。陇西郡因其郡治位于“陇水”、“陇坻”之西而名。陇西郡是中国历史上建置最早的郡级行政区，也是定西地区设郡之始。秦始皇二十六年（前221年），秦统一六国，分天下为三十六郡，陇西郡治仍在狄道，陇西郡辖狄道（今临洮县）、枹罕（今临夏州）、临洮（今岷县）、冀（今甘谷县）、邽（今天水市）、下辨（今成县）、西（今西和、礼县境内）7县。
秦亡汉兴，汉承秦制。汉高祖二年（前205年）得陇西郡地，设首阳县（今渭源、陇西县境内）、襄武县（今陇西县境内）。武帝元鼎三年（前114年），由陇西郡析置天水郡，郡治平襄（今通渭县），设天水郡属国都尉勇士县，治满福（今定西县境内）。汉武帝元封五年（前106年），全国设13个刺史部，陇西郡属凉州刺史部。汉章帝建初元年（76年），从襄武县南部析置鄣县（今漳县）。
三国时期（220～265年），曹魏分全国为13州，实行州、郡、县三级行政制。今定西为曹魏陇西、南安、广魏3郡所辖，陇西郡治由狄道县移至襄武县。
西晋时期（265～316年），今定西市为秦州陇西郡、南安郡、狄道郡管辖。
东晋十六国时期（317～420年），今定西先后为前凉、后凉，前赵、后赵，前秦、后秦等割据政权所控制。
南北朝时期（420～589年），今定西先后为北魏、北周统治。
隋朝时期（581～618年），今定西为陇西、会宁、金城、临洮4郡辖地。唐太宗贞观元年（627年），划全国为10道，陇中地域为陇右道管辖。
北宋时期（960～1127年），今定西北部为宋与西夏的交界地带，全境先属秦凤路，后属熙河路。金代（1115～1234年）其建置多承宋制，设临洮府、巩州等。金哀宗正大六年（1229年）七月，设巩昌府，（治所在今陇西县），十月，以汪世显为巩昌便宜总帅，此为“巩昌”得名之始。
元代（1271～1368年）设行省制，以下设路、府、州、县。今定西地区属陕西行省巩昌路、临洮府、定西州、及吐蕃等处宣慰司脱思麻路所辖。
明洪武九年（1376年），改行省为布政使司，巩昌府领秦州、阶州、徽州，辖有定西、会宁、陇西、通渭、漳县、秦安、优羌（甘谷）、宁远（武山）、张家川、清水、天水、礼县、西和、成县、徽县、两当等16个县，辖区相当于今定西、陇南、天水3地市的区域，属陕西布政使司管辖。
清顺治元年（1644年），设甘肃巡抚，驻宁夏，顺治五年（1648年）徙驻兰州。康熙三年（1664年）分陕西为左右布政使司，右布政使司驻巩昌府（今陇西县），康熙六年（1667年）改为巩昌布政使司，康熙七年（1668年），又改为甘肃布政使司，徙治于兰州，设陕甘总督，驻西安以统之。乾隆二十九年（1764年），以陕甘总督驻兰州行巡抚事，今定西市辖于巩昌府。
民国2年（1913年）废除府治，今定西市境内曾为兰山道、甘肃省第九行政督察专员公署统辖。是年废道，直辖于省，同年宁夏、青海建省，甘、宁、青分治，今定西地区辖于甘肃省。民国33年（1944年），省政府下设专员公署。
1949年8月中旬，定西市各县相继解放，9月22日，由原会宁分区易名为定西分区，专署由会宁移驻定西，辖7县。此后，行政区划几经变更，而定西市驻在地一直设在定西县。1951年4月，改称定西专员公署。1956年1月，定西专区辖定西、会宁、通渭、陇西、渭源、会川、临洮、榆中、皋兰、永登、景泰、靖远12个县，此为辖区最大的时期。此后，辖区又几经调整。1968年10月，专区改称地区。至1976年，定西地区辖定西、临洮、陇西、通渭、渭源、靖远、会宁7县。1985年6月，将原辖于定西地区的靖远、会宁2县划归白银市，10月，将原属天水地区的漳县及武都地区的岷县划归定西地区。2003年4月，经国务院同意，撤销定西地区和定西县，设立地级定西市，定西市设立安定区，市人民政府住新设立的安定区中华路。定西市辖1区6县，即安定区、通渭县、陇西县、临洮县、渭源县、漳县、岷县。
