เมืองหนองคายมีชื่อปรากฏอยู่ในพงศาวดารล้านช้างตลอดยุคสมัย ดังเช่นปรากฏเป็นชื่อเมืองเวียงคุก เมืองปะโค เมืองปากห้วยหลวง (อำเภอโพนพิสัยในปัจจุบัน) และนอกจากนี้ยังปรากฏในศิลาจารึกจำนวนมากที่กษัตริย์แห่งเวียงจันทน์ได้สร้างไว้ในบริเวณจังหวัดหนองคาย โดยเฉพาะเมืองปากห้วยหลวงเป็นเมืองลูกหลวง นอกจากนี้ในรัชสมัยพระเจ้าวรรัตนธรรมประโชติฯ พระราชโอรสในพระเจ้าไชยเชษฐาธิราช ได้ตั้งสมเด็จพระสังฆราชวัดมุจลินทรอารามอยู่ที่เมืองห้วยหลวง และยังพบจารึกที่วัดจอมมณี ลงศักราช พ.ศ. 2098 จารึกวัดศรีเมือง พ.ศ. 2109 จารึกวัดศรีบุญเรือง พ.ศ. 2151 เป็นต้น นอกจากนี้ยังพบโบราณสถานอิทธิพลล้านช้างจำนวนมาก เช่น พระธาตุต่าง ๆ โดยเฉพาะพระธาตุบังพวน สร้างก่อน พ.ศ. 2106 จารึกวัดถ้ำสุวรรณคูหา (อำเภอสุวรรณคูหา จังหวัดหนองบัวลำภู) ลงศักราช พ.ศ. 2106 กล่าวถึงพระเจ้าไชยเชษฐาธิราช ได้อุทิศข้าทาสและที่ดินแก่วัดถ้ำสุวรรณคูหา และได้สร้างพระพุทธรูปไว้ที่พระธาตุบังพวนอีกด้วย

เมื่อ พ.ศ. 2322 กองทัพสมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรีได้ชัยชนะกรุงศรีสัตนาคนหุตเวียงจันทน์แล้ว หัวเมืองหนองคายยังอยู่ใต้ความควบคุมของเวียงจันทน์เช่นเดิมหลังกรณีเจ้าอนุวงศ์ พ.ศ. 2369 – 2370 ฝ่ายกรุงเทพฯ มีนโยบายอพยพผู้คนมาฝั่งภาคอีสานจึงยุบเมืองเวียงจันทน์ปล่อยให้เป็นเมืองร้าง ชาวเมืองเวียงจันทน์บางส่วนก็อพยพมาภาคกลางและบางส่วนก็อยู่ที่บริเวณเมืองเวียงคุก เมืองปะโค (อำเภอเมืองหนองคายในปัจจุบัน) เมื่อจัดการบ้านเมืองเรียบร้อยแล้ว เจ้าพระยาบดินทรเดชา (สิงห์ สิงหเสนี) อัครมหาเสนาบดีสมุหนายก จึงกราบบังคมทูลพระกรุณาให้ท้าวสุวอ (บุญมา) เป็นเจ้าเมือง ยกบ้านไผ่ (ละแวกเดียวกับเมืองปะโคเมืองเวียงคุก) เป็นเมืองหนองคาย ท้าวสุวอเป็น "พระปทุมเทวาภิบาล" เจ้าเมืองคนแรก มีเจ้าเมืองต่อมาอีก 2 คน คือ พระปทุมเทวาภิบาล (เคน ณ หนองคาย) ผู้เป็นบุตรและพระยาปทุมเทวาภิบาล (เสือ ณ หนองคาย) ผู้เป็นหลาน

เมื่อ พ.ศ. 2428 เกิดสงครามปราบฮ่อครั้งที่สองในบริเวณทุ่งไหหิน (ทุ่งเชียงคำ) พวกฮ่อกำเริบตีมาจนถึงเวียงจันทน์ เมื่อพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงทราบข่าวศึกฮ่อ จึงทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ พระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้าทองกองก้อนใหญ่ กรมหลวงประจักษ์ศิลปาคมขณะดำรงพระอิสริยศเป็น กรมหมื่นประจักษ์ศิลปาคม เป็นแม่ทัพปราบฮ่อครั้งนั้นจนพวกฮ่อแตกหนี และสร้างอนุสาวรีย์ปราบฮ่อไว้ที่เมืองหนองคาย เมื่อ พ.ศ. 2429 ต่อมาใน พ.ศ. 2434 พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้พระเจ้าน้องยาเธอ กรมหมื่นประจักษ์ศิลปาคมดำรงตำแหน่งข้าหลวงมณฑลลาวพวน (ภายหลังเปลี่ยนเป็นมณฑลอุดร) ได้ตั้งที่ทำการที่เมืองหนองคาย ครั้นเกิดวิกฤตการณ์ ร.ศ. 112 ไทยถูกกำหนดเขตปลอดทหารภายในรัศมี 50 กิโลเมตรจากชายแดน จึงย้ายกองบัญชาการมลฑลลาวพวนมาตั้งที่ตำบลหมากแข้ง อำเภอเมือง จังหวัดอุดรธานี

ในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ได้โปรดเกล้าฯ ให้ตราพระราชบัญญัติปกครองพื้นที่ขึ้นโดยให้ยกเลิกระบอบเจ้าปกครองทั่วประเทศ ในวันที่ 1 เมษายน พ.ศ 2458 กระทรวงมหาดไทยจึงได้มีคำสั่งสถาปนาเมืองข้าหลวงปกครอง ซึ่งต่อมาเรียกว่าผู้ว่าราชการจังหวัด และในปี พ.ศ. 2476 ได้มีการจัดระเบียบบริหารราชการส่วนภูมิภาคเป็นจังหวัดและอำเภอ หนองคายจึงได้รับการยกฐานะขึ้นเป็นจังหวัด[3]

ในปี พ.ศ. 2554 รัชสมัยพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช ได้มีพระราชบัญญัติตั้งจังหวัดบึงกาฬ พ.ศ. 2554[4] มีผลบังคับตั้งแต่วันที่ 23 มีนาคม 2554 โดยให้แยกอำเภอบึงกาฬ อำเภอปากคาด อำเภอโซ่พิสัย อำเภอพรเจริญ อำเภอเซกา อำเภอบึงโขงหลง อำเภอศรีวิไล และอำเภอบุ่งคล้า ออกจากจังหวัดหนองคาย ไปตั้งเป็นจังหวัดบึงกาฬ