เทศบาลนครนครปฐมเดิมมีฐานะเป็นสุขาภิบาลนครปฐม จัดตั้งขึ้นตามพระราชบัญญัติจัดการสุขาภิบาลตามหัวเมือง ร.ศ. 127 เมื่อปี พ.ศ. 2453 ต่อมาเมื่อมีการตราพระราชบัญญัติจัดระเบียบเทศบาล พ.ศ. 2476 จึงมีพระราชกฤษฎีกาจัดตั้งเทศบาลเมืองนครปฐม พ.ศ. 2478 ประกาศในราชกิจจานุเบกษา เล่ม 52 หน้า 1666 ลงวันที่ 10 ธันวาคม พ.ศ. 2478 มีพื้นที่ในความรับผิดชอบ 5.28 ตารางกิโลเมตร ครอบคลุมพื้นที่ในตำบลพระปฐมเจดีย์ทั้งตำบล

ในปี พ.ศ. 2542 ได้รับการยกฐานะเป็นเทศบาลนครนครปฐม เมื่อวันที่ 10 พฤศจิกายน พ.ศ. 2542[1] ปัจจุบันมีพื้นที่ 19.85 ตารางกิโลเมตร[2] มีพื้นที่ครอบคลุมตำบลพระปฐมเจดีย์ทั้งตำบล และบางส่วนของตำบลนครปฐม ตำบลบ่อพลับ ตำบลพระประโทน ตำบลห้วยจรเข้ ตำบลสนามจันทร์ ตำบลบางแขม ตำบลลำพยา และตำบลหนองปากโลง