图中虚线范围为当代绵阳市的行政区划范围。从图中可看，当时的北川、平武一带属于白马羌的活动区，并未纳入秦朝的统治辖区内。而绵阳市区、江油、三台、盐亭、梓潼、安州等地均属蜀郡管辖。在秦朝的可考资料里，并没找到此时绵阳境内有县级及以上的行政机构。
西汉时设置广汉郡，此时绵阳地区基本属广汉郡管辖。其治所先在乘乡（不可考，有多种说法），后迁至梓潼（同今）。而西汉时是郡县二级制，这时的梓潼相当于现在的省会城市。涪县也是在西汉初年设置，是如今绵阳市区行政建制的起源。
东汉时广汉郡治先移至涪县（今绵阳市城区），后再迁到了雒县（今德阳广汉）。同时新置广汉蜀国，用于管理当地少数民族。
到了蜀汉时期绵阳地区基本被四分。阴平郡管辖平武一带，汶山郡管辖北川一带，东广汉郡管辖三台、盐亭，绵阳市区、安州、梓潼、江油受梓潼郡管辖。梓潼郡由刘备所置，是绵阳地区本土诞生的第一个二级行政单位，此外梓潼郡还管辖着如今的广元市地区。
西晋统一后行政区划变化不大，梓潼郡依然占着绵阳地区主体位置，梓潼县依然是这一带的政治中心。
西魏废帝二年(公元年)置潼州，治所巴中县（涪县更名而来），这个潼州便是如今绵阳市行政建制的起源。隋朝统一后潼州先改名绵州，再改名为图中的金山郡。巴中县为避隋文帝父亲杨忠讳，也改名成巴西县。此时的绵阳地区如图被五分，图中的郪县为如今的三台县，江油县此时在如今的平武县南坝镇，还没迁移到今址来。
唐朝与隋朝变化不大，主要是改名。绵州管辖绵阳市区、江油、安州以及德阳罗江，梓州管辖三台、盐亭以及遂宁射洪，剑州管辖梓潼，龙州管辖平武和广元青川，茂州管辖北川大部分地区。
宋朝的变化在于绵州基本管辖了如今的北川大部分地区。
到了元朝统一后，绵阳地区被三分。主体并入潼川府，治所在凄县（今三台县），绵阳城区、三台、盐亭、江油均属其管辖。梓潼、平武属广元路管辖，安州、北川属成都路管辖。
到了明朝基本被四分。保宁府管辖梓潼，潼川州管辖盐亭、三台，龙安府管辖平武、江油，绵阳市区、安州、北川属成都府管辖。
到了清朝，绵州终于重新复置成二级行政单位，不过管辖区域仅有绵阳市区、梓潼、安州、北川部分、德阳市区、德阳罗江、德阳绵竹等地。
民国初年，绵阳地区分属西川道和嘉陵道。也是在这个时期，以治所在绵山之阳故，改绵州为绵阳县。
图为建国初年的绵阳专区行政区划图。后年遂宁专区撤销，遂宁、蓬溪、潼南、中江、三台、射洪、盐亭七县划入，最多时的绵阳专区领有二十一县。
随着后来德阳市、广元市、遂宁市的成立，逐渐成如今的行政区划。