秦屬長沙郡零陵縣地。
漢先后為南越國、零陵郡始安縣地。
三國兩晉為始安郡地。
唐龍朔二年（662）始置靈川縣，治今三街鎮西呂仙山，屬桂州。
宋屬靜江府，紹定四年（1231）縣治遷鳳凰圩（今三街圩）。
元屬靜江路。
明、清屬桂林府。
1913年屬漓江道。
1914年屬桂林道。
1930年屬廣西第一民團區。
1932年屬桂林民團區。
1934年屬桂林行政監督區。
1940年屬廣西第一行政督察區。
1942年直隸廣西省。
1944年屬廣西第八行政督察區。
1944年9月日軍入侵靈川，國民黨靈川縣府遷到蘭田堡，1945年8月光復后又遷回三街。
1949年11月22日，靈川縣解放，屬廣西省桂林專區。
1952年8月11日，中央人民政府政務院批復同意撤銷義寧縣，原義寧縣除妙坪鄉劃歸龍勝縣轄外，其余劃歸靈川縣轄。
1954年6月臨桂、靈川合并稱臨桂縣，縣治所在桂林市萬壽巷。
1962年3月27日經國務院批準復置靈川縣，治甘棠（今靈川鎮），以原靈川縣并入臨桂縣的區域為其行政區域。
1962年8月在甘棠區興建靈川縣城，1964年3月4日靈川縣委、縣黨政機關由桂林遷至此辦公。
1971年屬桂林地區管轄。
1981年5月7日，經國務院(81)國函字44號文批準，將原靈川縣大圩公社潛經、草坪2個大隊和茯荔大隊的吳家、楊家2個生產隊劃歸桂林市管轄(當時根據群眾要求，吳家、楊家2個生產隊仍歸大圩公社轄)。
1983年4月4日，根據廣西壯族自治區人民政府桂政函(1983)66號《關于調整金陵水庫區行政區劃的批復》文件，靈川縣定江公社金陵大隊所屬的柘村、上全、上唐3個自然村（包括所屬耕地、山地）劃歸臨桂縣廟嶺公社管轄。
1992年6月建靈川縣八里街經濟技術開發區(2006年經廣西壯族自治區政府批準，更名為廣西靈川縣八里街工業園)。
1998年屬桂林市管轄。