川菜系也是一个历史悠久的菜系，其发源地是古代的巴国、蜀国。据《华阳国志》记载，蜀国“山林泽鱼，园囿瓜果，四代节熟，靡不有焉”。巴国“土植五谷，牲具六畜”，并出产鱼盐和茶蜜；当时巴国和蜀国的调味品已有卤水、岩盐、川椒、“阳朴之姜”。在战国时期墓地出土文物中，已有各种青铜器和陶器食具，川菜的萌芽可见一斑。川菜系的形成，大致在秦始皇统一中国到三国鼎立之间。当时四川政治、经济、文化中心逐渐移向成都。其时，无论烹饪原料的取材，还是调味品的使用，以及刀工、火候的要求和专业烹饪水平，均已初具规模，已有菜系的雏形。秦惠王和秦始皇先后两次大量移民蜀中，同时也就带来中原地区先进的生产技术，这对发展生产有巨大的推动和促进作用。秦代为蜀中奠定了良好的经济基础，到了汉代就更加富庶。张骞出使西域，引进胡瓜、胡豆、胡桃、大豆、大蒜等品种，又增加了川菜的烹饪原料和调料。西汉时国家统一，官办、私营的商业都比较发达。以长安为中心的五大商业城市出现，其中就有成都。三国时魏、蜀、吴鼎立，刘备以成都为“蜀都”。虽然在全国范围内处于分裂状态，但蜀中相对稳定，对于商业，包括饮食业的发展，创造了良好的条件。使川菜系在形成初期，便有了坚实的基础。
烹饪业的进步和发展，使蜀中的专业食店、酒肆增多。“文君当垆，相如涤器”，则是进步和变化的佐证。这时专业烹饪人员增多，烹饪技术突飞猛进。更重要的是聚居于城市的达官显宦、豪商巨富、名流雅士越来越讲究吃喝享受。他们对菜的式样、口味要求更高，对川菜的形成和发展起了很大的推动作用。当时川菜特别重视鱼和肉的烹制。曹操在《四时食制》中，特别记有“郫县子鱼，黄鳞赤尾，出稻田，可以为酱”；黄鱼“大数百斤，骨软可食，出江阳、犍为。”还提到“蒸鲇”，可见当时已有清蒸鲶鱼的菜式。西晋文学家左思在《蜀都赋》中对1500多年前川菜的烹饪技艺和宴席盛况描绘为“若其旧俗，终冬始春，吉日良辰，置酒高堂，以御嘉宾。
唐代诗仙、诗圣都和川菜有不解之缘。诗仙李白幼年随父迁居锦州隆昌，即现在的四川江油青莲镇，直至25岁才离川。在四川近20年生活中，他很爱吃当地名菜焖蒸鸭子。厨师宰鸭后，将鸭放入盛器内，加酒等各种调料，注入汤汁，用一大张浸湿的绵纸，封严盛器口，蒸烂后保持原汁原味，既香且嫩。天宝元年，李白受到唐玄宗的宠爱，入京供奉翰林。他以年轻时食过的焖蒸鸭子为蓝本，用百年陈酿花雕、枸杞子、三七等蒸肥鸭献给玄宗。皇帝非常高兴，将此菜命名为“太白鸭”。诗圣杜甫长期居住四川草堂，在他《观打鱼歌》中唱出了关于“太白鸭”的赞美诗歌。宋代川菜越过巴蜀境界，进入东都，为世人所知。无独有偶，宋代也有两位大文学家、词人同川菜有千丝万缕的情思，那就是北宋的苏轼与南宋的陆游。苏轼从小受川菜习惯的影响，20岁时随父亲和弟弟到京城应试。
冬天的开封天寒地冻，上至宫廷，下至民间，都靠收藏的一些蔬菜度日。但苏轼的诗歌中，写以蔬菜入馔的特别多，如“秋来霜露满冬园，芦菔生儿芥有孙。我与何曾同一饱，不知何苦食鸡豚”，“芥蓝如菌蕈，脆美牙颊响。白菘类羔羊，冒土出熊掌”。这些事实上是写诗人对川菜的怀念，真不愧为著名的美食家。不但撰写了脍炙人口的《老饕赋》，还创制了东坡肉、东坡羹和玉糁羹等佳肴，为川菜作出可贵的贡献。享年85岁的陆放翁在为官从政与爱情生活方面皆不如意，但其高寿应当是受益于豁达的气度和合理的饮食。陆游虽是浙江人，却奉皇命在46岁时人蜀，54岁出川。其间九年是他政治生涯中的重要时期，虽“孝宗念其久外，趣召东下，然心固未尝一日忘蜀也”。尤其是四川的饮食使他难忘从唐宋两代文豪遗篇中可见在此期间川菜的风味。