夏、商时期，北川县境属梁州之域。周代属冉駹部落境域，冉駹隶蜀国。前300年（周赧王十五年），以蜀国境域设置蜀郡，北川属蜀郡冉駹部落境域。前111年（西汉武帝元鼎六年），以冉駹部落之地置汶山郡，辖广柔等五县。据清乾隆版《石泉县志》载：“《通志》言，邑为蜀郡广柔县地。”前67年（西汉宣帝地节三年），撤销汶山郡，辖县改隶蜀郡。124年（东汉安帝延光三年），复设汶山郡，仍辖广柔等县。蜀汉、西普、成汉、东晋因之。刘宋迁汶山郡治于都安县（今灌县城），广柔县废。南齐在汉汶山县地设置北部都尉，北川属其境域。522年（梁武帝普通三年），置绳州，辖汶山郡和新由北部都尉改置的北部郡，北部郡辖复置的广阳一县，北川属广阳县境域。西魏改汶山郡隶益州，绳州仅辖北部郡一郡。
564年（北周武帝保定四年），改绳州名汶州，仍辖汶山郡和北部郡。566年（天和元年），于北部郡新置北川县。此为北川建县之始。583年（隋文帝开皇三年）撤销汶山郡和北部郡，以汶州、扶州合并设置蜀州，以州辖县，北川县隶蜀州。585年（开皇五年），改蜀州名会州，北川县隶会州。607年（隋炀帝大业三年），罢州设郡，会州、翼州、覃州合并置汶山郡，北川县汶山郡。618年（唐高祖武德元年）罢郡设州，汶山郡复称会州，北川县隶会州。621年（武德四年）改会州名南会州，北川县隶南会州。634年（唐太宗贞观八年），改南会州名茂州，析北川县地置石泉县，北川、石泉两县均隶茂州。651年（唐太宗永徽二年），并北川县入石泉县，石泉县仍隶茂州。742年（唐玄宗天宝元年），罢州设郡，茂州改称通化郡，石泉县隶通化郡。758年（唐肃宗乾元元年）罢郡设州，通化郡复称茂州，石泉县隶茂州。五代因之。1076年（北宋神宗熙宁九年），石泉县改隶绵州。
1117年（北宋徽宗政和七年），于石泉县置石泉军。石泉军辖石泉、龙安、神泉三县，隶成都府路。1121年（徽宗宣和三年）石泉军降为军使，仍隶成都府路；军使不辖县，原辖三县还隶绵州。1125年（宣和七年）又升石泉军使为石泉军，仍辖石泉、龙安、神泉三县，隶成都府路。1255年（南宋理宗宝祐三年），石泉军迁治龙安县。1264年（元世祖中统五年，即至元元年）升石泉军为安州，石泉县隶安州，安州隶成都府路（后改成都路）。1374年（明太祖洪武七年），降安州为安县，石泉县与安县均隶成都府。1566年（明世宗嘉靖四十五年），石泉县改隶龙安府。清代因之 。
1913年（民国2年）罢府、厅、州，以道辖县，石泉县隶川西道（次年改称西川道）。1914年（民国3年），因与陕西省石泉县同名，且彼县设置在先，乃复名北川县，仍隶西川道。从1919年（民国8年）起，四川军阀割据的“防区制”正式形成，县级政区均由驻防军阀管辖，省、道形同虚设。北川县先后为吕超、邓锡侯、刘斌、杨森、田颂尧等大、小军阀的防区。1930年（民国19年），四川省正式撤道，各县均隶省。1935年（民国24年）4月，中国工农红军第四方面军进驻北川后，在县境建立平南县和北川县苏维埃政府（均隶属于川陕省苏维埃政府）。7月下旬，苏维埃政权因红军撤离解体。同年，川政统一，省下设置行政督察区，北川县隶第十四行政督察区。
1949年10月1日，中华人民共和国成立。1950年1月7日，北川县解放，隶剑阁专区。1953年1月，剑阁专区改称广元专区，北川县隶广元专区。同年3月，广元专区撤销，北川县隶绵阳专区。1968年7月，绵阳专区改称绵阳地区，北川县隶绵阳地区。1985年5月，绵阳地区撤销，分置绵阳、广元、遂宁三市，北川县隶绵阳市。1987年11月，四川省人民政府批准：“自1988年1月起北川按少数民族县待遇”。2003年7月6日，国务院批准设立北川羌族自治县，同年10月25日举行自治县成立庆典。2008年5月12日，北川羌族自治县治所曲山镇因“5·12”大地震夷为平地。5月22日，北川羌族自治县县委县府在安县安昌镇挂牌设立临时办事处。
白什乡滑坡位于四川省绵阳市北川县白什乡老街后山。滑坡体长350m，平均宽度400m，平均厚20余米，总体积约300×104m3。由于滑坡体高悬于离河谷底部高差达500～700m的陡坡上，如果整体或局部下滑，巨大的滑坡能量将会对坡下白什乡老街695人的生命财产安全造成严重威胁，同时，还将堵断其下的白水河，对上游三个村共计1400人的生命财产带来严重的影响。2006年12月24日由当地政府上报，发现该滑坡已出现明显变形，相关部门立即组织专业队伍进行现场调查，发现该滑坡后缘已整体下错数米，滑坡体解体严重，出现了多级下错台坎，后缘弧形拉张裂缝已经形成，前缘随时都有小规模崩塌和块石掉落。如果仅从斜坡宏观变形破坏迹象分析，此滑坡自2006年12月底发现以来，似乎就已进入临滑状态，因此，当即对危险区居民进行了搬迁避让，并做好防灾救灾准备。后经一段时间（至2007年1月底）的专业监测发现，虽然滑坡变形在不断发展，其变形速率也非常大，每天可达数十毫米（见图4.14a），但斜坡的变形速率却基本相同，处于等速变形阶段，并没有出现加速变形和临滑变形的征兆，预测坡体离真正整体下滑还有一定的时间。因此，为了防止滑坡形成堆石坝，堵塞河道，根据专家的建议，立即在滑坡体对岸山体中组织实施了应急避险泄水隧洞工程，泄水隧洞总长678m，于2007年3月14日开工，6月18日正式贯通。专业监测结果表明，2007年4月坡体逐渐进入加速变形阶段，2007年7月进入加加速变形阶段（见图4.14）。7月26日发出滑坡红色警报，28日晚11：30时，滑坡体出现大规模滑塌，29日凌晨1：00时，滑坡堆积体堵断白水河，形成堰塞湖，奔腾的河水从泄水洞中顺畅地排出，未对当地人民的生活造成直接的影响。