1980年后,卦台山陆续出土仰韶文化时期的彩陶、石器等遗物数十件。对照与卦台隔渭水相望的汝季、樊家城等仰韶文化遗址,可证在距今7000~5000年的仰韶文化时期,今卦台山一带即是先民劳动生活的聚居地。
清咸丰末(约1860年),卦台山麓出土隋《伏生墓志铭》一通,碑顶额落款“大业六年正月二十五日造”。考察墓志,可知隋开皇、大业年间,天水高僧伏生在白鹿山寺院潜心修行,超悟禅宗,涅槃后葬于山侧。可证今卦台山隋时称白鹿山,山上有寺院,是佛教胜境。白鹿是吉祥长寿的象征,被视为瑞兽。山取名“白鹿”,正是取其神圣吉祥的意思。在隋以前天水盛产白鹿,境内有山名“白鹿”当是很自然的事。清分巡陇右道宋琬《大雪自卦台宿张秀才家》诗云:“夜深静鸡犬,雪光见麋鹿。”直至清代,今三阳川卦台山一带仍然有鹿群出没。
北宋初,宋以秦州为据点沿渭河开拓西部边疆。宋太祖乾德六年(968年),在秦州三阳川置三阳寨。据北宋王存《元丰九域志·秦凤路》记载:三阳寨领渭滨、武安、上蜗牛、下蜗牛、闻喜、伏归、照川、土门、四顾、平戎、赤崖湫、西青、远湫、近湫等14堡,其中下蜗牛堡就在今卦台山巅。光绪《秦州直隶州新志·地域》说:“长山之南、寿山之北通名三阳川……宋三阳寨当在其地。其所领上蜗牛堡不可考,下蜗牛堡在白鹿山上。”白鹿山就是今卦台山,因卓然耸起,形如蜗牛,故山上所建堡寨又名蜗牛堡。元普奕《伏羲画卦台记》说:“画卦台者,即古庖牺氏画卦处也……其地突兀若覆篑而笼冈焉,谚谓蜗牛堡。”明胡缵宗《伏羲台》诗序注有:“台形似蜗,州人乃称蜗堡。”这两段史料透视出蜗牛堡本是“台形似蜗”而得名的,由来并不复杂。
北宋太平兴国初年,成纪县治从秦安阳兀川迁移秦州附郭,于是有伏羲生秦州成纪的说法,卦台山的地位由此得以确立,故创设伏羲庙。南宋时期,秦州被金国占领。金人于下蜗牛堡重建伏羲庙。元代虽沿称“蜗牛堡”,但画卦台之名已取代了蜗牛堡。金章宗完颜璟在位(1190-1208年)时,凡与三皇(即太昊伏羲氏、炎帝神农氏、轩辕黄帝)事迹有关的州、县均修建有祠庙;明昌年间(1190-1196年),重建伏羲庙。元初,伏羲庙已成为废墟,秦州民众在今伏羲庙旧址基础上集资重建,具体时间当在元世祖至元十七至三十一年(1280-1294年)间。元成宗元贞元年(1295年),诏令全国各州县普遍祭祀三皇,庙宇进一步扩建。1993年重建卦台山东朝房时,在先天殿东侧发现黄帝殿基址,与民间传说的元代庙内有大殿三座(即先天殿、神农殿、黄帝殿),先天殿居中为主殿,其余两殿为配殿,分列两侧的说法吻合。由此可知,元代元贞年间曾建有配殿。卦台山现留存《秦州成纪县伏羲庙记》碑篆额碑首,可断定庙在元代至少重修过一次,由于此碑身不存,重建规模不详;不过,元代对三皇的崇祀空前绝后,断想重建规模不会太小。
明洪武四年(1371年),太祖朱元璋下诏尽数废止各地三皇庙,对三皇祭祀只准许在陵寝所在地进行。河南陈州(今河南淮阳县)的伏羲陵被确定为祭祀伏羲的唯一合法场所。当时卦台山伏羲庙也在废止之列,所幸的是卦台山也被列为伏羲的另一处陵墓,因此,官祭虽废,而庙未被人为破坏。
明中后期,对三皇祭祀的禁令有所废弛。巡按甘肃御史马溥然、冯时雍先后上奏朝廷提请恢复秦州卦台山伏羲庙。正德十一年(1516年),冯的建议被批准,《明史·礼志》说:“正德十一年,立伏羲庙于秦州;秦州,古成纪地。从巡按御史冯时雍奏也。”其实,《礼志》所谓“立庙”,是指正德十一年卦台山取得了修建伏羲庙的资格,并非当年建庙或庙已建成。正德十六年,巡按甘肃御史许翔凤鉴于卦台山远离州治,官祭不便,又建议朝廷将拟建于卦台山的伏羲庙改建于秦州,获准。从此,卦台山的地位下降,重建工程一拖再拖。嘉靖初年,巡茶御史陈讲看到的卦台山伏羲庙是一片破败景象,因而感叹写诗曰:“古庙已尘土,新垣犹稼穑。殿阁瓦零乱,轩墀石倾侧。”嘉靖十年(1531年),秦州伏羲庙建成。随即巡按甘肃御史方远宜协同巩昌府同知李暹、临洮府同知王卿等组织重建卦台山伏羲庙。工期始于二月二十日,完工于闰六月二十八日。由于记述重建始末的《秦州画卦台新建伏羲庙记》对规模没有提及,故无法确知详情。嘉靖十二年,巡茶御史刘希龙协同秦州知州黄仕隆、同知金光宇组织整修未尽工程。全面装修先天殿,并于午门前两侧各建一大牌坊,“其诸葺缺而补敝,增美以饰观者,类多有之,功至是而大备矣。”伏羲庙形成完整的建筑群落。建筑物的布局大致是:庙在卦台山巅平地。庙周城墙环绕,建筑物以先天殿和午门间的纵轴为中心排列,由南向北依次是午门,午门前设牌坊两座,东西对峙;午门东有钟楼一所,西有鼓楼一所;入午门即为中心院落,先天殿居后,殿前左右各有朝房一列。院内散布柏树17株,按九宫八卦数排列。由于伏羲祭祀中心移至秦州城,因而卦台庙宇疏于管理,嘉靖末年,已显露荒凉。巡茶御史孙永思《登卦台》诗云:“斜风疏雨到高台,岁远祠堂半草莱。”
清顺治十一年(1654年),秦州大地震,庙宇完全破废。顺治十二年,秦州营游击郭镇都捐资重建。计建先天殿3间,殿前东、西朝房各3间,午门1座;改建午门前牌坊。乾隆《直隶秦州新志·名宦》说:“(郭)尝登卦台,见旧伏羲庙圮废,捐赀重修,视前加壮丽焉。”重修基本恢复明代原貌。之后,再未有官方组织的修葺活动。所幸卦台山地处偏远,兵火不及,当地民众又视之为神山,自发加以保护,所以庙宇大致维持原状;但已非专祀伏羲之所,而沦为祭祀众神的场所。晚清时,午门前空地东侧建有财神庙、灵官庙,西侧建有娘娘庙、土地庙,午门正前当山门处建有戏楼。同治、光绪年间,还常有僧侣住游,山上兴起佛教。清翰林院编修吴西川《宿卦台禅院》诗云:“采药僧归晚,挑灯静话禅。寺门关夜月,山径锁秋烟。”住持留住的院落,至今尚保留有“僧房”的称谓,这也是佛教上山的例证。光绪元年(1875年),民间集资,对庙宇进行过一次较大规模的装修。由于卦台地势险要,周遭又有墙垣,于是就成为战乱时附近民众的避难所,时称羲台堡;同治元年(1862年)、光绪二十一年(1895年)曾两次重修。
民国9年(1920年),甘肃大地震,庙内建筑除先天殿、午门、牌坊、钟鼓楼梁架残存,其余全部震毁。之后,民众集资修葺,为此秦州名士任承允还特作《重修卦台山伏羲圣庙募化引》,为募捐鼓动宣传。重建恢复西朝房、戏楼、厦房(即住持留住房舍,又称“僧房”)等,东朝房、娘娘庙、土地庙等始终未恢复。
1958年后,卦台山祭祀活动停止。“文化大革命”时期,庙内建筑全被拆毁,瓦砾遍地,一片萧然。明代大钟、伏羲铁像,以及许多碑刻至今下落不明。1981年农历二月十五日(卦台山庙会日),周围群众上山烧香,恢复祭祀。4月,卦台山文物管护小组成立。9月4日,天水县人民政府将卦台山列为县级文物保护单位,开始重建工作。同年,将山上残存的两块石碑重新竖立,一是明代康海所撰《秦州画卦台新建伏羲庙记》碑;一是《郭镇都重建伏羲庙》碑。1984年3月,新戏楼建成。1987年10月7日,先天殿建成。至此,卦台山庙宇建筑又略见规模。1993年4月,午门建成。同年,直达卦台山的简易公路建成,为参观、旅游提供了方便。1994年6月,东朝房建成,由于重建工作坚持不懈,祭祀活动隆重,卦台山已成为一大名胜。
1999年始,全山整体绿化。2008年5月12日汶川大地震中,卦台山受灾建筑有先天殿、东西朝房、钟鼓楼、戏楼和午门,古城墙受灾更为严重。同年12月开始进行景点城墙外旅游星级厕所建设,将男厕小便器由5个增加至11个,女厕厕位由4个增加至8个,并拆除原设计中男女厕位15公分高的台面,保证了如厕无障碍化。2006年开始,每年的6月21日在卦台山举行伏羲文化旅游节民间祭祀的活动。截止2011年已成功举办5次。