เทศบาลนครเจ้าพระยาสุรศักดิ์เดิมมีฐานะเป็น สุขาภิบาลอ่าวอุดม จัดตั้งขึ้นในปี พ.ศ. 2510 ต่อมาได้รับการจัดตั้งเป็น เทศบาลตำบลอ่าวอุดม ตามพระราชบัญญัติเปลี่ยนแปลงฐานะสุขาภิบาลเป็นเทศบาล พ.ศ. 2542 ประกาศในราชกิจจานุเบกษา เล่มที่ 116 ตอนที่ 9 ก ลงวันที่ 24 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2542[2] และมีผลบังคับใช้ตั้งแต่วันที่ 25 พฤษภาคม ปีเดียวกัน แต่เนื่องจากในความเป็นจริงนั้น พื้นที่อ่าวอุดมได้ถูกโอนไปอยู่ในเขตเทศบาลตำบลแหลมฉบัง (ปัจจุบันคือเทศบาลนครแหลมฉบัง) ที่จัดตั้งขึ้นตามพระราชกฤษฎีกาจัดตั้งเทศบาลตำบลแหลมฉบัง พ.ศ. 2534 โดยมีพื้นที่แยกออกไปจากสุขาภิบาลอ่าวอุดมเป็นจำนวน 72.56 ตารางกิโลเมตร รวม 4 ตำบล 19 หมู่บ้าน ซึ่งอาจทำให้เกิดความสับสน ในปี พ.ศ. 2545 จึงมีพระราชกฤษฎีกาเปลี่ยนชื่อเทศบาลโดยใช้ชื่อว่า เทศบาลตำบลเจ้าพระยาสุรศักดิ์ เพื่อเป็นการระลึกถึงเจ้าพระยาสุรศักดิ์มนตรี ผู้บุกเบิกและสร้างความเจริญให้กับอำเภอศรีราชา[3]

ในวันที่ 31 มกราคม พ.ศ. 2556 กระทรวงมหาดไทยได้ออกประกาศเปลี่ยนแปลงเขตเทศบาลตำบลเจ้าพระยาสุรศักดิ์ โดยตัดท้องที่หมู่ที่ 6 บ้านโค้งดารา, หมู่ที่ 7 บ้านเนินแสนสุข, หมู่ที่ 8 บ้านหินกอง และหมู่ที่ 11 บ้านหนองเลง (บางส่วน) ของตำบลหนองขาม ให้ไปเป็นพื้นที่ขององค์การบริหารส่วนตำบลหนองขามที่ตั้งอยู่ทางทิศเหนือ เพื่อแก้ไขปัญหาพื้นที่ทับซ้อนที่มีมาตั้งแต่ครั้งที่ยังเป็นสุขาภิบาลอ่าวอุดม และเพื่อประโยชน์ในการจัดบริการสาธารณะ ส่งผลให้เขตเทศบาลมีพื้นที่ลดลงจากเดิม 306.44 ตารางกิโลเมตร เหลือ 276.98 ตารางกิโลเมตร จากนั้นในวันที่ 9 เมษายน กระทรวงมหาดไทยก็ได้ประกาศเปลี่ยนแปลงฐานะเทศบาลตำบลเจ้าพระยาสุรศักดิ์เป็น เทศบาลนครเจ้าพระยาสุรศักดิ์ โดยให้มีผลตั้งแต่วันที่ 1 พฤษภาคม ปีเดียวกัน[4]