战国时，今广元市昭化区境域为蜀王领地。蜀王开明尚封其弟为苴侯，以葭萌（今昭化土基坝，时名“吐费”）为都邑。
秦惠文王更元九年（公元前316年），
秦趁蜀王伐苴之机进攻蜀国并灭蜀国、苴国。后又以葭萌为治地建置葭萌县。
东汉献帝建安二十二年（公元217年），刘备改葭萌县置汉寿县。
西晋武帝太康元年（公元280年），改汉寿县置晋寿县。
东晋太元十五年（公元390年），改晋寿县置益昌县；同时，析晋寿县北境置兴安县。
西魏废帝元钦三年（公元544年），改益昌县为京兆县。
北周孝闵帝元年（公元557年），京兆县复为益昌县。
隋初，兴安县东南建有绵谷镇（治今广元市利州区嘉陵镇）。隋开皇十八年（公元598年），以绵谷镇居交通要道，又是兴安县治所，遂改兴安县为绵谷县。
后唐庄宗同光三年（公元925年），改益昌县为益光县。
北宋太祖初复改益光县为益昌县；开宝五年（公元972年）再改益昌县为昭化县。
元世祖至元十四年（公元1277年），取《易经》“大载乾元”及元“德威广播，疆土广大”之意，置广元府路。
明太祖洪武四年（公元1371年），仍置广元府。洪武九年（公元1376年），降广元府为广元州，省绵谷县入州，属四川承宣布政使司。洪武十年（公元1377年），又省昭化县入广元州。洪武十三年（公元1380年）十一月，复置绵谷县和昭化县。洪武二十二年降广元州为广元县（废绵谷县），仍置昭化县，属保宁府。
清沿明制，广元县、昭化县仍置，属川北道保宁府。
昭化区民国时期
中华民国时期，广元、昭化两县仍置。
民国元年（1912年），裁川北道，两县属保宁府。
民国二年（1913年）废府复道，两县属川北道。
民国三年更川北道为嘉陵道，广元、昭化两县同属嘉陵道。
民国二十二年（1933年）7月23日，中国工农红军第四方面军在今元坝镇建立嘉陵县苏维埃。
昭化区新中国时期
1949年12月14日和15日，中国人民解放军先后占领广元和昭化；12月15日，广元县和昭化县人民政府成立。
1950年3月19日，剑阁专区专员公署成立，广元县、昭化县属之。
1952年12月剑阁专署改称广元专署。
1953年3月撤广元专署，两县又隶属绵阳专署。
1959年3月22日国务院正式批准昭化县并入广元县。
1985年2月，国务院批准设广元市，撤广元县，建广元市市中区，并将原绵阳地区的旺苍、青川、剑阁3县划归广元市管辖；1985年9月国务院批复将南充地区的苍溪县划归广元市管辖。
1986年11月在广元市市中区内撤昭化、虎跳、王家区公所，所辖乡镇划归广元市市中区卫子区公所（时称“卫子大区”）。其时“卫子大区”辖24乡2镇（虎跳镇、昭化镇）；1987年5月19日，经四川省人民政府批准，撤卫子乡建卫子镇；1989年2月18日，广元市市中区中心区公所的元坝镇、柳桥乡划归卫子区公所管辖，其时“卫子大区”辖24乡4镇（虎跳镇、昭化镇、卫子镇、元坝镇）。
经国务院批准，国家民政部于1989年8月15日批复，撤销广元市市中区卫子区公所，建元坝区，属广元市。区治由卫子镇迁至今元坝镇。
2013年3月12日，经国务院批准，元坝区更名为昭化区。区人民政府驻元坝镇。
