《史记·卷一·五帝本纪第一》载：“黄帝崩，葬桥山”。桥山在远古时代为有蟜（jiǎo）氏居地，称作蟜山；黄帝时代称作“轩辕之丘”或“轩辕之台”，黄帝因此而得名“轩辕”，黄帝城中宫即位于此，以后演变成桥山。
黄帝联合炎帝打败蚩尤后，由华族部落联盟首领成为天下共主。秦始皇扫灭六国统一天下后，规定天子的坟墓一律称作“陵”，一般庶民坟称作“墓”。汉代又规定天子陵旁必设“庙”，在桥山西麓建起“轩辕庙”。
唐代宗大历五年（770年），鄜坊节度使臧希让上奏：“坊州有轩辕黄帝陵阙，请置庙，四时享祭，列于祀典”，得到了代宗的批准，唐王朝在桥陵大兴土木，开始了为期两年的大规模修缮活动，修建黄帝庙，并栽植柏树1140株。从此，祭祀黄帝升格为国家大典，桥陵也成为了官方唯一指定祭黄场所。这不仅有助于规范祀典，更在客观上起到了加强政治统治和文化认同的作用。
元泰定二年（1325年），元泰定帝颁布保护黄帝陵庙敕令，并刻立《禁伐黄陵树木圣旨碑》，记载元泰定帝颁发保护轩辕庙建筑、禁伐桥陵树木，并免除宫观、寺院所属地税、商税，对破坏桥陵之人，官府加重处罚的圣旨。此碑亦为中国现存唯一的关于黄帝陵的元代碑刻，是研究宋元时期黄帝陵的珍贵实物资料。
1962年，黄帝陵被国务院列为第一批全国重点文物保护单位古墓葬第一号；1964年，重修碑亭和大门；1976年，陕西省革命委员会文化局拨款修缮山顶祭厅、黄帝庙大殿和围墙。
轩辕庙山门内西侧有一棵高大的古柏，距今已有5000余年，又称“轩辕柏”。
柏树枝干苍劲挺拔，树叶青翠，主干略向南倾斜。树高19米，胸径11米，其冠如盖，其势巍峨。树旁有一碑楼，内嵌石碑一块，上书：“此柏高五十八市尺，下围三十一市尺，中围十九市尺，上围六市尺，为群柏之冠。”
轩辕殿
祭祀广场北端，在总高6米的三层石台上，巍巍矗立着轩辕殿。功能性设施都建在隐蔽处，环境得以净化。殿区内不设其他楼阁廊榭，凭借山川地貌与植被构成的大环境，体现出“大象无形”的境界。大殿檐下正中悬挂着著名书法家黄苗子先生书写的隶体“轩辕殿”匾额。
轩辕殿建筑面积1700平方米，由36根高3.8米的圆形石柱围合成40米X40米的长方形空间，柱间无墙，上履巨型覆斗屋顶，体现了“黄帝明堂”风貌，是庙区最具特色的标志性建筑，沉长的屋檐、硕大的斗拱、简洁而古朴的屋脊，使整座建筑显得宏伟而庄严，具有古汉风格。屋顶中央有直径14米的圆形天光。蓝天、白云、阳光直接映入殿内，整个空间显得恢宏神圣而通透明朗。殿内地面采用青、红、白、黑、黄五色花岗石铺砌，隐喻传统约“五色土”，以象征黄帝恩泽祖国大地。整个轩辕殿设计取“天圆地方”之意，承天接地，沐阳光雨露，象征着中华远祖质朴的宇宙理念。黄帝石刻像伫立在殿内上方。
黄帝陵冢位于桥山山顶正中，坐西北面东南，高3.5米，周长48米，面积约200平方米。
陵冢为土冢，扁球状，高3.5米，直径为16米，周长48米，有砖墙围护。土冢下部筑方形墓台，以烘托陵墓的神圣感。方台与圆冢相结合，上圆下方，具有“天圆地方”、“天地相合”的象征意义。