广汉为公孙述所据，改名为梓潼郡。东汉初年，析置德阳县。汉安帝永初二年（108年），分阴平道、甸氐道、刚氐道置广汉属国，治阴平。广汉郡治先后迁至涪县、雒县。雒县同时为益州刺史治所。汉献帝建安二十二年（217年），刘备析广汉郡梓潼、涪、葭萌等县置梓潼郡。蜀汉析郪县、广汉、德阳等县置东广汉郡。西晋以东广汉郡为广汉郡，以广汉郡置新都郡。277年—283年间，新都郡一度为新都国。太康三年（282年），广汉郡属梁州，领广汉、德阳、五城三县。太康六年（285年）省新都国，入广汉郡。刘宋、南齐时广汉郡领雒、什邡、新都、