潢川古为光国。《光州志·点校本》记载：“黄帝之子二十五人，为姓一十有二，其结姓分国，见之于古籍者，一曰光。”《国名纪》云：“《春秋图》有光国，今光州是也。”《禹贡》载：“为扬州之域，三代因之，春秋时为黄国。”
春秋时为黄国。是中华黄姓发源地；战国四公子之一，楚相春申君黄歇故里。鲁僖公十二年(公元前648年)，楚灭黄，黄地入楚。 黄国虽立国久长，但在历史上不过是一个势力不大的弹丸小邦。两周之际，随着楚国日益强大，不断向四周扩张势力，黄国与随国（在今随州）结成同盟，共同抵抗楚国的威胁和侵略。“《十三州志》云：黄不事楚，曰：自郢及我九百里，焉能害我？”正是黄国的大意以及黄、随的抵制惹恼了楚国，最终导致“鲁僖公十二年，楚灭之。”因而今潢川在战国时期属楚。
秦并诸侯，分全国为36郡，今潢川地属九江郡。
西汉初(公元前206年）置弋阳县，隶汝南郡。 东汉初(公元26年)改弋阳为弋阳侯国，仍隶汝南郡。
三国时黄国故城期，魏文帝黄初元年置弋阳郡，弋阳县为郡治。
南北朝时期：宋武帝永初三年（422年）弋阳郡辖弋阳、期思、安丰3县；文帝元嘉二十五年（448年）以蛮民居地立茹由、乐安、光城、雩娄、边城、史水、开化7县，均隶弋阳郡；孝武帝大明元年（457年）分弋阳郡立光城左郡，八年（464年）省光城左郡为县，仍隶弋阳郡；齐高帝建元元年（479年）弋阳郡领弋阳、期思、南新息、上蔡、平舆5县；武帝永明十三年（495年）弋阳郡属北魏，只领弋阳1县；梁武帝太清元年（547年）在南光城郡置光州，治光城县（今河南省光山县）；简文帝大宝元年（550年）弋阳县归属北齐；北齐武平元年（570年）省北弋阳入南弋阳，更名定城县，治今潢川南城；陈宣帝十一年（579年）北周攻占定城，改弋阳郡为淮南郡，省定城为郡治。 南北朝时期战争频繁，较多时期内以淮河为界，北朝占据淮北，南朝占据淮南（光州位于淮南）。各朝或为安置流亡人口而侨置州县，或为招纳士族而虚设官衔，州郡越变越小，县越来越多，甚至有名无实，直至隋朝才渐趋稳定。值得一提的是，南朝梁设置的光州，尽管后来名称多变，却是唐至清代都比较稳定的地方政权。
隋文帝开皇元年（581年）废淮南郡，复置定城县，仍隶弋阳郡。
唐代光州属淮南道。唐高祖武德三年（620年）改弋阳郡为光州，以定城为弦州，领定城县；太宗贞观元年（627年）废弦州复光州，属淮南道，领定城、殷城（今商城）、光山、乐安、固始5县。 唐睿宗太极元年（712年）光州州治由光山迁至定城，州辖定城、光山、固始、仙居、殷城5县，隶淮南道；弦宗天宝元年（742年）改光州为弋阳郡；肃宗乾元元年（758年）复为光州，隶淮南道。
五代十国期间：五代十国时期，光州辖县仍旧与唐相同。梁太祖开平元年（907年）光州归后梁，乾化二年（912年）属吴国；后晋高祖天福二年（937年）隶南唐；后周世宗显德五年（958年）归后周。
两宋时期光州均隶属淮南西路。 太宗至道二年（997年）领定城、固始、仙居（南宋时省入光山县）、光山4县，原殷城县先改称商城县，后废县改为商城镇，并入固始县。仁宗皇祐三年（1051年）光州隶淮南西路；徽宗宣和元年(1119年)光州升为光山军，不久又属光州；绍兴二十八年(1158年)宋高宗为避金太子光瑛讳，改光州为蒋州，定城均为州郡治；理宗嘉熙元年(1237年)兵乱，光州徙治金刚台。
元代，世祖至元十年（1273年）置光州招讨司，十二年光州属黄蕲州宣慰司，二十三年划归淮西道宣慰司，三十年光州改为汝宁府，领定城、光山、固始3县。
明代，太祖洪武元年（1368年）省定城为光州治，四年光州改属中部临濠府（治今安徽省凤阳县），十三年仍属汝宁府，原定城县省去，由光州管实土；光州管辖范围扩大到息县。州领三县：固始、光山、息县；宪宗成化十一年（1475年）析固始置商城，隶光州，光州辖光山县、固始县、息县、商城县。
清代，初期光州领属沿袭明治，雍正二年（1724年）升光州为直隶州，直隶河南布政使司，仍领光山、固始、息县、商城4县。
民国二年（公元1913年），废州设道，光州改为豫南道（民国三年改为汝阳道），州治更名潢川。光州下辖光山县（今光山县、新县），固始县（今固始县、淮滨县南部），商城县，息县（今息县、淮滨县西部）。民国十七年，为第三行政区治所，辖潢川、光山、固始、息县、商城、信阳、罗山、正阳八县；民国二十一年，为河南第九行政督察专员公署，辖潢川、光山、固始、息县、商城、信阳、罗山、经扶县（今新县）八县。
1949年1月31日 潢川解放，设潢川专区，辖潢川、光山、固始、商城、息县、淮滨、新县七县。1952年，潢川及其辖县并入信阳地区。2005年，列为省扩权县。2009年，列为第三批省直管县（财政直管，完全享受省辖市的经济和部分社会权限）。2010年6月12日，信阳市成立了常务副市长领衔的“潢光一体化”领导小组，指导两县一体化进程。