เทศบาลเมืองโนนสูง-น้ำคำ เมื่อเริ่มแรกมีฐานะเป็นเพียงสุขาภิบาลโนนสูง-น้ำคำ ก่อตั้งขึ้นเมื่อ 29 พฤศจิกายน พ.ศ. 2516[2] มี 2 หมู่บ้าน คือ บ้านโนนสูง หมู่ที่ 10 และบ้านน้ำคำ หมู่ที่ 14 ตำบลบ้านตาด อำเภอเมืองอุดรธานี จังหวัดอุดรธานี และที่ได้ชื่อว่า สุขาภิบาลโนนสูง-น้ำคำ เพราะนำเอาชื่อหมู่บ้านโนนสูง และหมู่บ้านน้ำคำมารวมกัน จึงได้มีชื่อว่า สุขาภิบาลโนนสูง-น้ำคำ ต่อมาได้ตั้งตำบลโนนสูง แยกออกจากตำบลบ้านตาด และตำบลหนองบุ (ตำบลสามพร้าว ในปัจจุบัน) เมื่อวันที่ 15 สิงหาคม พ.ศ. 25176[3] สุขาภิบาลโนนสูง-น้ำคำ จึงได้ย้ายมาอยู่ในเขตตำบลโนนสูง เป็นต้นมา ต่อมาได้รับการยกฐานะขึ้นเป็นเทศบาลตำบลโนนสูง-น้ำคำ ตามพระราชบัญญัติยกฐานะสุขาภิบาลเป็นเทศบาล พ.ศ. 2542 เมื่อวันที่ 25 พฤษภาคม พ.ศ.2542[4] และต่อมาได้รับการยกฐานะขึ้นเป็นเทศบาลเมืองโนนสูง-น้ำคำ เมื่อวันที่ 21 กันยายน พ.ศ. 2549[5] เป็นต้นมา