吳川在唐虞時代為南交；西周時代為百粵地；秦屬象郡；西漢初年屬南越；漢武帝元鼎六年（前11）分郡置縣，屬合浦高涼縣；南朝宋元嘉年間（424-443）置平定縣（吳川縣前身），屬高涼郡；梁陳屬羅州高興郡：隋開皇九年（589）廢平定縣，置吳川縣，仍屬高涼郡；唐屬羅州招義郡；五代南漢屬羅州；宋屬辯州；元屬化州路；明洪武元年（1368）屬化州府，洪武九年（1376）改屬高州府；清仍屬高州府；1913年屬廣東省高雷道，1926年屬廣東省南路行政區(qū)，1945年屬廣東省第七行政督察區(qū)。
1949年10月，中華人民共和國成立，吳川屬南路專區(qū)，后改屬高雷專區(qū)。
1952年5月，吳川縣與梅茂縣合并，改稱吳梅縣，屬廣東省粵西行政區(qū)。
1953年復稱吳川縣。
1958年10月，吳川縣與化縣合并為化州縣。
1961年4月，吳川與化州分縣改名吳川縣，屬湛江地區(qū)。
1983年撤銷地區(qū)建制，實行地市合并，市領縣體制，吳川縣屬湛江市。
1994年5月，吳川撤縣建市，一直沿用至今。