เดิมเป็นเทศบาลเมืองอุดรธานีจัดตั้งขึ้นตามพระราชกฤษฎีกา จัดตั้งเทศบาลเมืองอุดรธานี จังหวัดอุดรธานี พ.ศ. 2479[1] เมื่อวันที่ 14 มีนาคม พ.ศ. 2479 มีพื้นที่ 5.60 ตารางกิโลเมตร ขยายเขตครั้งที่ 1 เมื่อวันที่ 12 ธันวาคม พ.ศ. 2495 มีพื้นที่ 8.30 ตารางกิโลเมตร[2] ครั้งที่ 2 30 ธันวาคม พ.ศ. 2536 มีพื้นที่ 47.70 ตารางกิโลเมตร[3] ยกฐานะเป็นเทศบาลนครอุดรธานี ตามพระราชกฤษฎีกาการจัดตั้งเทศบาลนครอุดรธานี พ.ศ. 2538 เมื่อวันที่ 25 กันยายน พ.ศ. 2538[4]