คณะพยาบาลศาสตร์ เป็นคณะหนึ่งในกลุ่มวิทยาศาสตร์สุขภาพของมหาวิทยาลัยนเรศวร ก่อตั้งขึ้นในปี พ.ศ. 2539 โดยมีความมุ่งมั่นที่จะผลิตพยาบาลเพื่อให้บริการพยาบาลที่มีคุณภาพ ตลอดจนส่งเสริมคุณภาพชีวิตที่ดีของประชาชนโดยเฉพาะในเขตภาคเหนือตอนล่าง รวมทั้งปฏิบัติหน้าที่หลักอื่น ๆ ของสถาบันอุดมศึกษา อันได้แก่การวิจัย การบริการวิชาการแก่สังคม และการทำนุบำรุงศิลปวัฒนธรรมและรักษาสิ่งแวดล้อม

ในปีการศึกษา 2539 ได้ผลิตพยาบาลวิชาชีพในหลักสูตรพยาบาลศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาพยาบาลศาสตร์ ร่วมกับวิทยาลัยพยาบาลบรมราชชนนีในสังกัดกระทรวงสาธารณสุข ในเขตภาคเหนือตอนล่าง ได้แก่ วิทยาลัยพยาบาลบรมราชชนนี พุทธชินราช จังหวัดพิษณุโลก วิทยาลัยพยาบาลบรมราชชนนี สวรรค์ประชารักษ์ จังหวัดนครสวรรค์ วิทยาลัยพยาบาลบรมราชชนนี อุตรดิตถ์ จังหวัดอุตรดิตถ์ และวิทยาลัยพยาบาลบรมราชชนนี นครสวรรค์ จังหวัดนครสวรรค์ โดยใช้หลักสูตรพยาบาลศาสตรบัณฑิต มหาวิทยาลัยนเรศวร

โดยนิสิตพยาบาลที่ได้ศึกษาในโครงการร่วมผลิตดังกล่าว ตั้งแต่เริ่มโครงการได้ผลิตบัณฑิตพยาบาลวิชาชีพ รวมทั้งสิ้น 4 รุ่น เป็นจำนวน 1,540 คน และในปีการศึกษา 2546 จะรับนิสิตในโครงการร่วมดังกล่าวเป็นปีสุดท้าย

ต่อมาในปีการศึกษา 2546 คณะพยาบาลศาสตร์ ได้เปิดสอนหลักสูตรพยาบาลศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาพยาบาลศาสตร์ ที่มหาวิทยาลัยนเรศวร วิทยาเขตสารสนเทศพะเยา จังหวัดพะเยา โดยจะจัดการเรียนการสอนตลอดหลักสูตรทั้ง 4 ปี ที่มหาวิทยาลัยนเรศวร วิทยาเขตสารสนเทศพะเยา

ในปีการศึกษา 2547 คณะพยาบาลศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวร เริ่มรับนิสิตเข้าศึกษาในหลักสูตรพยาบาลศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาพยาบาลศาสตร์ ณ มหาวิทยาลัยนเรศวร จังหวัดพิษณุโลก โดยจะดำเนินการจัดการเรียนตลอดหลักสูตรทั้ง 4 ปี ณ คณะพยาบาลศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวร และใช้โรงพยาบาลมหาวิทยาลัยนเรศวร โรงพยาบาลพุทธชินราช โรงพยาบาลสุโขทัย โรงพยาบาลกำแพงเพชร โรงพยาบาลพิจิตร โรงพยาบาลสมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราช โรงพยาบาลสวนปรุง เป็นสถานที่ศึกษาภาคปฏิบัติของนิสิตพยาบาล