เทศบาลนครระยองจัดตั้งขึ้นเป็น สุขาภิบาลเมืองระยอง ในปี พ.ศ. 2460 ต่อมาได้รับการยกฐานะเป็น เทศบาลเมืองระยอง ในปี พ.ศ. 2478 โดยมีพื้นที่ 4.356 ตารางกิโลเมตร ในปี พ.ศ. 2522 ได้มีการขยายเขตเทศบาล รวมพื้นที่ทั้งหมด 16.95 ตารางกิโลเมตร จนกระทั่ง ปี พ.ศ. 2542 ได้มีพระราชกฤษฎีกาจัดตั้งเทศบาลนครระยอง โดยเปลี่ยนแปลงฐานะเทศบาลเมืองระยอง เป็นเทศบาลนครระยอง เนื่องจากเทศบาลเมืองระยอง มีสภาพความเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจและสังคมเพิ่มขึ้น โดยมีพื้นที่เขตเทศบาลเมืองระยองเดิม คือ 16.95 ตารางกิโลเมตร