古四川第三郡广汉郡是古四川最早的三郡之一。在秦国时期，四川设有巴郡（现在重庆境内）和蜀郡（现成都），秦灭亡后，汉高祖6年，在四川新增设第三郡广汉郡，郡址就是梓潼县潼江岸边。据《汉书》记载，当时的广汉郡位于金牛古道，是出川的重要商贾云集地，建安17年，撤销广汉郡，建立梓潼郡。经过几千年变迁，古广汉郡郡址到底在什么地方，专家只是从上世纪90年代中期在梓潼县城西北零星发掘出汉代的铜剑、钺等兵器，初步判断遗址就在县城西北角。

东汉建安二十二年（217年），刘备析广汉郡置，治梓潼县（今属四川梓潼县）。晋怀帝永嘉元年（307年），梓潼郡迁至涪县（今四川绵阳市涪城区），东晋太元八年（383年），孝武帝将梓潼郡治迁回梓潼县。刘宋（420～479年）复迁涪县。梁（502～553年）改巴西、梓潼两郡为巴西梓潼郡，并属新建潼州。西魏废帝二年（553年）将梓潼郡治迁回梓潼县。隋开皇三年（583）废。

南梁武帝天监六年（507年）置，郡治相如县（四川蓬安县利溪乡）。领相如、朗池2县。属隆州。西魏废帝二年（553年）废。

唐天宝元年（742），改梓州为梓潼郡，治郪县（治今县城潼川镇），属剑南道。至德二年（757），梓潼郡改属剑南道东川节度使辖区。乾元元年（758）又改梓潼郡为梓州。