沐川古為彝地，均為部落。
漢隸南安縣，屬犍為郡；唐設沐源鎮，宋置沐川寨，唐、宋時隸犍為縣屬嘉州；元至元二十五年（1288）置沐川長官司，駐沐道（今縣城），由嘉定府劃歸馬湖路（1371改為馬湖府）；明洪武五年（1372）撤沐川長官司，置沐川州；明洪武十一年（1378）撤沐川州，仍置沐川長官司；清同治七年（1868）廢沐川土司，入屏山縣屬敘州府；民國初屬永寧道，1930年，永寧道撤銷，屏山縣直屬四川省；1935年屬第五行政督察區（即樂山專區）；1941年析置設治局。
1942年建沐川縣，屬嘉州；1949年12月21日和平解放；1950年成立沐川縣，后沿用至今。