沐川古为彝地，均为部落。汉隶南安县，属犍为郡；唐设沐源镇，宋置沐川寨，唐宋时隶犍为县属嘉州；元至元二十五年(公元1288年)置沐川长官司，驻沐道(今县城)，由嘉定府划归马湖路(公元1371年改为马湖府)；明洪武五年(公元1372年)撤沐川长官司，置沐川州；明洪武十一年(公元1378年)撤沐川州，仍置沐川长官司；清同治七年(公元1868年)废沐川土司，入屏山县属叙州府；民国初属永宁道，“民国”十九年(公元1930年)，永宁道撤销，屏山县直属四川省；民国二十四年(公元1935年)属第五行政督察区(即乐山专区)；“民国”三十年（公元1941年）析置设治局，次年(公元1942年)由设治局升为县。

1949年12月21日，沐川和平解放。1950年1月30日，成立沐川县人民政府，治所沐溪镇。沐川县先后隶属西南军政委员会川南行政公署，四川省乐山专员公署。1985年5月，乐山由地辖市升为省辖地级市，实行市管县体制。从此，沐川县隶属乐山市。