นักประวัติศาสตร์สันนิษฐานว่าเมืองนครสวรรค์มีชื่อปรากฏมาตั้งแต่ก่อนสุโขทัยเป็นราชธานี มีชื่อในศิลาจารึกของสุโขทัย โดยเรียกว่าเมืองพระบาง เป็นเมืองหน้าด่านที่สำคัญในการทำศึกสงครามตั้งแต่สมัยสุโขทัย, กรุงศรีอยุธยา, ธนบุรี จนถึงกรุงรัตนโกสินทร์ ภายหลังเรียกชื่อว่า เมืองชอนตะวัน และเปลี่ยนเป็นนครสวรรค์ในที่สุด แต่ชาวบ้านโดยทั่วไปเรียกกันติดปากว่า เมืองปากน้ำโพ ในประวัติศาสตร์มีหลักฐานทางโบราณคดีบ่งชี้ว่านครสวรรค์เคยเป็นเมืองเกษตรกรรมมาตั้งแต่ยุคต้นประวัติศาสตร์ เป็นศูนย์กลางของการคมนาคม เป็นที่ตั้งของกลุ่มชนชาวจีนที่มาทำมาค้าขายระหว่างประเทศ

เมืองพระบางเป็นเมืองโบราณในสมัยสุโขทัยคู่กับเมืองคนที โดยตัวเมืองพระบางอยู่ที่เมืองนครสวรรค์เก่า ส่วนเมืองคนทีสันนิษฐานว่าอยู่ที่บ้านโคน ริมฝั่งแม่น้ำปิง จังหวัดกำแพงเพชร จากข้อมูลในศิลาจารึกสมัยสุโขทัย เมืองพระบางถูกผนวกรวมกันเข้ากับอาณาจักรสุโขทัยในสมัยพ่อขุนศรีอินทราทิตย์และตั้งตัวเป็นอิสระเมื่อสิ้นสมัยพ่อขุนรามคำแหงมหาราช และถูกผนวกรวมอีกครั้งในสมัยพระยาลิไท พระองค์ได้ประดิษฐานพระพุทธบาทพร้อมทั้งศิลาจารึกวัดเขากบไว้ที่เขากบ ปัจจุบันอยู่ใจกลางเมืองนครสวรรค์ ในสมัยพระมหาธรรมราชาที่ 3 (ไสลือไท) ที่ประกาศให้สุโขทัยเป็นเอกราชได้รวมเมืองพระบางไว้ในอาณาเขตด้วย

เมื่ออำนาจของกรุงศรีอยุธยากล้าแข็งขึ้น เมืองพระบางจึงไปขึ้นกับกรุงศรีอยุธยาในที่สุด มีหลักฐานใน ตำนานมูลศาสนา ว่า พระญาณคัมภีร์ ขอที่สร้างวัดในอยุธยาเมื่อ พ.ศ. 1972 สมเด็จพระบรมราชาธิราชที่ 2 ไม่อนุญาตจึงมาขอที่ที่เมืองพระบาง เจ้าเมืองพระบางไม่ยกที่ให้ อ้างว่าเป็นข้าขอบขัณฑสีมาของอยุธยา เมื่ออยุธยาไม่ให้ ทางเมืองพระบางก็ให้ไม่ได้ [3]

ในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว (รัชกาลที่ 5) ได้มีการปฏิรูปการปกครองหัวเมืองส่วนภูมิภาค นครสวรรค์ได้เป็นที่ตั้งมณฑลนครสวรรค์ ซึ่งเป็น 1 ใน 4 มณฑลที่ตั้งขึ้นในปี พ.ศ. 2438 ในการจัดตั้งมณฑลนครสวรรค์ ได้รวมเอาหัวเมืองทางแม่น้ำเจ้าพระยาตอนเหนือขึ้นไปจนถึงแม่น้ำปิงเข้าด้วยกัน 8 เมืองได้แก่ นครสวรรค์ ชัยนาท อุทัยธานี พยุหะคีรี มโนรมย์ สรรคบุรี กำแพงเพชร และตาก โดยมีพระยาดัสกรปลาศ (ทองอยู่ โลหิตเสถียร) เป็นข้าหลวงเทศาภิบาลคนแรก ตั้งที่ว่าการมณฑลอยู่ที่เมืองนครสวรรค์ การจัดรูปปกครองในลักษณะมณฑลได้ดำเนินการ มาจนถึง พ.ศ. 2475 จึงได้มีการเปลี่ยนแปลงการปกครอง ยุบมณฑลและระเบียบเทศาภิบาลของเก่าไปให้คงไว้แต่หัวเมืองและอำเภอ โดยให้ทุกเมืองมีฐานะเท่าเทียมกัน ปฏิบัติราชการขึ้นตรงต่อเจ้ากระทรวง และรับคำสั่งจากเจ้ากระทรวงโดยตรง