本区系由武功县的原杨陵镇逐步演变而来。1979年2月，成立武功县杨陵特区。1982年6月，特区改属宝鸡市直辖。1982年10月，将今扶风县的五泉公社划归特区。1982年11月23日，国务院批准在杨陵镇设立县级杨陵区，仍属宝鸡市直辖；1983年11月1日，改属咸阳市直辖。
因本区的今地域由武功、扶风县的原辖地组成，所以，本区成立前的建置沿革随武功、扶风县的建置沿革变更而变更。具体沿革如下述。
早在5000年以前，区域内既有先民繁衍生息。传说尧舜时代，居住着有邰氏氏族。有邰氏的女儿姜嫄，作了轩辕黄帝曾孙帝喾的正妃，姜嫄的儿子名弃，“教民稼穑”有功，被帝舜擢拔为主管农业的官员——后稷，封邰国，赐姓姬，为周族始祖。传至商朝后期，周文王建都丰邑，邰地仍属周的领地。
周、秦时期（公元前11世纪—前206年）
周武王伐纣灭商，建都镐京，今区域系京畿之地。公元前770年，周平王东迁，因秦襄公护驾有功，将岐丰之地赐予秦。此后，区境便成为秦国的辖区。
秦孝公为了革除分封制的弊端，加强朝廷集权，于公元前350年在辖地推行朝廷、郡、县、乡、亭、里六级行政管理体制，设邰、武功等41县。邰县治所在今区域。武功县治所在今眉县东20公里处。
秦末，项羽入关，废郡县，兴分封，将秦内史和上郡分成雍、翟、塞三国，谓之三秦。壅国都废丘，即今兴平县东南十里南佐村一带，邰县属壅国辖地。
汉至南北朝时期（公元前206—581年）
西汉初，沿用秦制，邰县仍属内史辖区。汉武帝建元六年（前135），以长安为中心，分置左右内史。长安以东为左内史，长安以西为右内史，邰县属右内史辖地。太初元年（104），改长安以东为京兆尹，渭城以西为右扶风，长陵以北为左翊，谓之三辅。设司隶校尉，统领三辅。右扶风治所长安，领邰县等21县。
三国时，关中系曹魏辖区。魏文帝改京兆郡，左冯翊为冯翊郡，右扶风为扶风郡。扶风郡治所迁至槐里，领武功、美阳等10县。美阳县治今传扶风县法门镇，武功县治未变。今区域分属武功、美阳二县管辖。
西晋武帝泰始三年（267），在扶风郡治槐里置始平郡，领武功等五县；迁扶风郡治至池阳，即今泾阳县，领美阳等六县。今境域分属武功、美阳二县管辖。
郝连勃勃昌武元年（418）十二月，武功、美阳均属夏之北秦州。
北魏太平真君七年（446），废美阳县，置周城县，治所周原，将美阳县地域并入周城县。孝文帝太和十一年（487），废武功县，置武功郡，治所始在中亭川，后迁至邰城。复置美阳县，治所始在邰城，后迁至崇正镇，辖武功县全境和扶风南部。武功郡领美阳等十二县，今区域曾先后分属周城县、武功郡和美阳县管辖。
北周武帝建德三年（574），废武功郡和美阳县，复置武功县，治所中亭川；将美阳县地域并入歧山县。移周城县治于眉城。在原周城县址设三龙县。今区域分属武功县、周城县管辖。
隋至五代时期（公元581—960年）
隋文帝开皇三年（583），废郡设州。武功县归属雍州。今区域的隶属关系亦随之变更。
炀帝大业三年（607），废州复郡。京兆郡领武功等22县，郡治长安。扶风郡领岐山等10县，郡治雍城。今区域亦随关中区划的变更而变更。
唐代初，将全国划分为关内等10道。道下设府州，府州下设县。唐高祖武德元年（618），改京兆郡为雍州；三年（620）置稷州，领武功、扶风等四县。扶风县治所长宁。改扶风郡为岐州，领湋川等县，湋川治所在今扶风县城。太宗贞观元年（627），废稷州，改隶雍州，撤扶风，并其地入武功，贞观八年（634），改岐州为凤翔府。本区域分属武功、扶风管辖。
武则天天授二年（691），复置稷州，领武功等5县，属京兆府；大足元年（701）废稷州，武功仍属雍州；玄宗开元元年（713），武功改属京兆府。后唐同光元年（923），武功改隶凤翔府；明宗长兴元年（930），复属京兆府。后晋置武功郡，隶属昌军路。后周改郡为县，隶永兴军路。在此期间，扶风县置未变。今区域仍分属武功、扶风管辖。
宋至清时期（公元961～1911年）
宋初，分全国为15路，后增至23路。路辖府、州、军。府、州、军辖县。武功县隶属永兴军路京兆府；徽宗政和八年（1118），改隶环庆路醴州；扶风县隶秦凤路凤翔府；高宗建炎元（1127），扶风县更名为扶兴县，旋复旧名，隶凤翔路凤翔府。
北宋末年，金人占领北方，行政区划沿袭宋制，分统治区为19路。南宋高宗绍兴二十一年（金海陵王天德三年1151），武功县隶京兆府乾州；孝宗淳熙十六年（世宗大定二十九年1189），改名武亭县，仍属乾州。
高宗绍兴十二年（金熙宗皇统二年1142），扶风县隶熙秦路凤翔府；大定二十七年（1187），隶凤翔路凤翔府。
元改全国11个行中书省，省下有路、府、州、县四级政权机构。其中也有路领州、县者，还有府、州不属路而直属省者。蒙古建国号为“元”之前的世祖至元元年（1264），武亭县复名武功县，隶陕西行中书省奉元路乾州；扶风县隶陕西行中书省凤翔府。
明改全国为二直隶及13承宣布政使司，布政使司辖府、州、县。太祖洪武九年（1376），武功县隶属陕西布政使司西安府乾州；扶风县隶属陕西布政使司凤翔府。
清分全国为23省，省下设道、府、州、县。圣祖康熙五年（1666），武功县隶西安府；扶风县隶凤分阝道凤翔府。世宗雍正三年（1725），武功县改属乾州。
此期间，今区域的归属分别随武功、扶风两县归属关系的变更而变更。
中华民国时期（公元1912—1949年）
中华民国建立后，分全国为28个省及西藏地方。民国2年（1913），陕西省领关中、榆林、治中三道。武功、扶风两县均为隶属关中道。
民国17年（1928），撤销道制，只存省、县两级，武功、扶风直属省辖。
民国27年（1938），陕西省第九行政督察区成立，两县均属其管辖。
中华人民共和国时期（公元1949年至今）
建国后，1950年2月10日，陕西省人民政府成立，全省整编为宝鸡、咸阳等9个专区和1个直辖县。武功、扶风县隶属宝鸡专区。1956年10月1日，撤销宝鸡专区，县归省直辖。1958年11月4日，兴平、武功、扶风县合并为兴平县，时称大县。1961年9月10日，恢复宝鸡专区及武功、扶风县建制，武功、扶风县仍归宝鸡专区管辖。1979年2月，成立武功县杨陵特区。1982年6月，将武功县杨陵区改属宝鸡直辖市。1982年10月，将扶风县的杨陵特区改属宝鸡市直辖。1982年10月，将扶风县的五泉公社划归特区。1982年11月23日，国务院批准在武功县杨陵镇设立县级杨陵区，仍直属宝鸡市。1983年11月1日改为直属咸阳市。1997年7月29日，国家级示范区杨凌农业高新产业示范区成立，杨陵区划归国家杨凌农业高新技术产业示范区管辖。
