秦惠文王时期，秦国中心逐渐转移到渭河南边的章台宫，”则诸侯莫不西面而朝于章台之下矣”(《史记·苏秦列传》)。秦惠文王不仅扩建了章台宫，还建造了兴乐宫、六英宫、甘泉宫（南宫）。
因为甘泉宫位于章台之北地势平坦、开阔 西靠氵皂河亲近水源、生活起居便利，宣太后当上太后后便以此为寝宫，并曾在这里与义渠王生下两子，最后将义渠王引诱到这里将其杀之。
宣太后之后秦太后大多居住于此。
秦始皇生母赵姬长时间居住于此。史记记载赵姬曾在此与嫪毐私通，被秦始皇发现，秦始皇本想把太后赶出甘泉宫，因为大臣求情才让太后复居甘泉宫。 公元前212年，秦始皇作甘泉前殿，筑甬道，自咸阳属之。
项羽进入咸阳后火烧咸阳宫室，甘泉宫变为废区。
汉武帝时期在甘泉宫基址上建造桂宫，为嫔妃居住的豪华宫殿。[2] [3]
自汉以后，新莽、东汉（献帝）、西晋（愍帝）、前赵、前秦、后秦、西魏、北周、隋都以此为都桂宫（甘泉宫），一直在使用。
唐代重修了桂宫（甘泉宫），直到唐末桂宫（甘泉宫）才毁于战火。
经考古勘探，桂宫平面呈长方形。南北长1800米，东西宽880米，周长5300米。在宫城内南部中间有高台建筑，夯土台基仍高出地面11米。但在东北角有大量秦封泥的出土。