สมัยอยุธยา
หลักฐานการตั้งถิ่นฐานที่เก่าแก่ที่สุดในจังหวัดนนทบุรีปรากฏที่วัดปรางค์หลวง ตั้งอยู่ในตำบลบางม่วง อำเภอบางใหญ่ เป็นวัดที่มีพระปรางค์ลักษณะย่อมุมไม้ยี่สิบขนาดใหญ่สันนิษฐานว่าสมเด็จพระรามาธิบดีที่ 1 (พระเจ้าอู่ทอง)โปรดเกล้าฯให้สร้างขึ้นเพื่อเป็นหลักแก่ชุมชนชาวเมืองอู่ทองที่อพยพหนีโรคระบาดมาตั้งบ้านเรือนอยู่บริเวณนี้ก่อนจะมีการสถาปนากรุงศรีอยุธยาเป็นราชธานีชชุมชนแห่งนี้ได้ขยายตัวและกระจัดกระจายออกไปตามพื้นที่ต่าง ๆ ในบริเวณนี้ โดยมีชุมชนสำคัญอีกแห่งหนึ่งคือ บ้านตลาดขวัญ ตั้งอยู่ริมแม่น้ำเจ้าพระยา แต่ท้องที่จังหวัดนนทบุรีทั้งหมดในสมัยนี้ยังคงเป็นส่วนหนึ่งของกรุงศรีอยุธยา
จนกระทั่งปี พ.ศ. 2091 สมเด็จพระมหาจักรพรรดิโปรดเกล้าฯ ให้ขุดคลองลัดแม่น้ำเจ้าพระยา จากเหนือวัดชลอไปทะลุใกล้วัดมูลเหล็ก (ปัจจุบันคือวัดสุวรรณคีรี เขตบางกอกน้อย)เพื่อใช้เป็นเส้นทางลัดในการเดินทางและเพื่อเพิ่มปริมาณแหล่งน้ำสำหรับการเกษตรในพื้นที่ในปีเดียวกันนั้น พระเจ้าตะเบ็งชะเวตี้ กษัตริย์พม่าได้ยกกองทัพเข้าตีกรุงศรีอยุธยา ผลจากสงครามทำให้สมเด็จพระสุริโยทัยสิ้นพระชนม์บนคอช้าง เมื่อพม่ายกทัพกลับไป และกรุงศรีอยุธยาได้จัดการพระศพสมเด็จพระสุริโยทัยเรียบร้อยแล้ว สมเด็จพระมหาจักรพรรดิจึงทรงปรับปรุงกิจการทหารให้มั่นคงกว่าเดิม พระองค์โปรดเกล้าฯ ให้ตั้งเมืองใหม่ขึ้นอีกหลายเมือง รวมทั้งให้ยกฐานะหมู่บ้านตลาดขวัญขึ้นเป็น เมืองนนทบุรี ในปี พ.ศ. 2092 เนื่องจากมีราษฎรจำนวนมากหนีภัยสงครามครั้งนั้นไปอยู่ตามป่าเขาและไม่ยอมกลับพระนคร หากตั้งเมืองใหม่ขึ้นจะเป็นประโยชน์ต่อการเกณฑ์ไพร่พลเมื่อเกิดสงคราม นอกจากนี้ยังสามารถเป็นเมืองท่าและเมืองหน้าด่านของกรุงศรีอยุธยาได้อีกด้วย ที่ตั้งของเมืองนนทบุรีในครั้งแรกนี้ตั้งอยู่ทางฝั่งตะวันออกของแม่น้ำเจ้าพระยา มีวัดหัวเมืองเป็นเขตเหนือ(ปัจจุบันคือโรงพยาบาลพระนั่งเกล้า) และมีวัดท้ายเมืองเป็นเขตใต้ต่อมาในปี พ.ศ. 2179 รัชสมัยสมเด็จพระเจ้าปราสาททอง พระองค์โปรดเกล้าฯ ให้ขุดคลองลัดตัดส่วนโค้งของแม่น้ำเจ้าพระยาตั้งแต่ใต้วัดท้ายเมืองไปทะลุออกหน้าวัดเขมา (เดิมแม่น้ำเจ้าพระยาไหลวกเข้าไปทางบางกรวยและบางใหญ่) ซึ่งทำให้กระแสน้ำเปลี่ยนทางเดินไหลเข้าคลองที่ขุดใหม่ กลายเป็นแนวแม่น้ำเจ้าพระยาหน้าศาลากลางจังหวัดหลังเก่าในปัจจุบัน ส่วนแม่น้ำเดิมก็ตื้นเขินลงเป็นคลองอ้อมคลองบางกอกน้อยและคลองบางกรวยตามที่ปรากฏในปัจจุบันในปี พ.ศ. 2208 สมเด็จพระนารายณ์มหาราชมีพระราชดำริว่า แนวแม่น้ำเจ้าพระยาที่สั้นลงจะทำให้ข้าศึกเข้าสู่กรุงศรีอยุธยาได้ง่ายขึ้น จึงโปรดเกล้าฯ ให้ย้ายเมืองนนทบุรีจากบ้านตลาดขวัญไปตั้งบริเวณปากคลองอ้อม บ้านบางศรีเมือง[8](ที่ตั้งเมืองอยู่บริเวณนี้จนถึงสมัยรัชกาลที่ 5 แห่งกรุงรัตนโกสินทร์) และให้สร้างกำแพงเมืองรวมทั้งป้อมปราการขึ้น 2 ป้อม คือ "ป้อมแก้ว" ตั้งอยู่ที่บ้านตลาดแก้ว (สันนิษฐานว่าอยู่ที่วัดปากน้ำในปัจจุบัน) และ "ป้อมทับทิม" ตั้งอยู่บริเวณวัดเฉลิมพระเกียรติในปัจจุบัน (ปัจจุบันกำแพงและป้อมถูกรื้อไปหมดแล้ว) ในช่วงนี้สภาพเศรษฐกิจของเมืองนนทบุรีมีความมั่นคงมาก ทั้งการค้าขายและการทำสวนผลไม้ต่อมาเมื่อปี พ.ศ. 2264 สมเด็จพระเจ้าอยู่หัวท้ายสระโปรดเกล้าฯ ให้ขุดคลองลัดเกร็ดขึ้นตัดความโค้งของแม่น้ำเจ้าพระยาช่วงที่ไหลวกอ้อมไปทางบางบัวทอง ต่อมากระแสน้ำเปลี่ยนทิศทางการไหล ชายฝั่งทั้งสองข้างของคลองลัดเกร็ดถูกกัดเซาะให้ห่างออกจากกันมากขึ้น พื้นที่ตรงกลางที่มีน้ำล้อมรอบจึงกลายเป็นเกาะ เรียกว่า "เกาะเกร็ด"
ปี พ.ศ. 2307 ก่อนเสียกรุงศรีอยุธยาแก่พม่าเล็กน้อย พระเจ้ามังระ กษัตริย์พม่า โปรดเกล้าฯให้มังมหานรธาเป็นแม่ทัพเข้าตีเข้ากรุงศรีอยุธยาจากทางทิศใต้ตีหัวเมืองรายทางเรื่อยมาจนถึงเมืองธนบุรีและเมืองนนทบุรี ก็เข้ายึดเมืองทั้งสองได้เช่นกัน พม่าแบ่งกำลังบางส่วนขึ้นมาตั้งค่ายอยู่บริเวณวัดเขมา ขณะนั้นมีเรือกำปั่นอังกฤษซึ่งมาค้าขายอยู่ที่เมืองธนบุรีได้อาสาช่วยรบโดยยิงปืนเข้าใส่ค่ายพม่าในเวลากลางคืน[11] แต่ในที่สุดก็สู้กองทัพพม่าไม่ได้ จึงล่องเรือหนีไปจากนั้นกองทัพพม่าจึงบุกขึ้นไปทางทิศเหนือ เข้าล้อมกรุงศรีอยุธยาไว้ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2309 และเข้ายึดได้ในปี พ.ศ. 2310 ตลอดการสู้รบได้ส่งผลให้บ้านเมือง วัดวาอารามต่าง ๆถูกทำลายและทิ้งร้าง ชาวเมืองนนทบุรีต้องอพยพจากถิ่นที่อยู่เดิม ข้ามแม่น้ำไปหลบซ่อนในสวนบางกรวยและบางใหญ่เพื่อหนีภัยสงคราม
สมัยรัตนโกสินทร์
เมื่อบ้านเมืองได้รับการฟื้นฟูกลับสู่สภาพปกติในสมัยกรุงธนบุรีและกรุงรัตนโกสินทร์ ชาวเมืองจึงค่อย ๆ ย้ายกลับสู่ถิ่นฐานเดิม พร้อมทั้งมีผู้คนจากถิ่นอื่นเข้ามาในพื้นที่ด้วย ได้แก่ชาวมอญที่อพยพเข้ามาในรัชสมัยสมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราช โปรดเกล้าฯ ให้ตั้งถิ่นฐานที่ปากเกร็ด และอีกครั้งหนึ่งในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระพุทธเลิศหล้านภาลัย โปรดเกล้าฯให้ตั้งถิ่นฐานอยู่ที่เมืองนนทบุรี เมืองปทุมธานี และเมืองนครเขื่อนขันธ์ นอกจากนี้ยังมีชาวไทยมุสลิมเมืองปัตตานีที่ถูกกวาดต้อนเข้ามาในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกมหาราชและชาวไทยมุสลิมเมืองไทรบุรีที่เข้ามาในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัว ทั้งสองพระองค์โปรดเกล้าฯ ให้ชาวไทยมุสลิมเหล่านี้ตั้งถิ่นฐานที่บ้านท่าอิฐ (ปัจจุบันอยู่ในเขตอำเภอปากเกร็ด) และบ้านบางบัวทองต่อมาในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว พระองค์โปรดเกล้าฯ ให้เปลี่ยนสร้อยชื่อเมืองจากเดิมคือ เมืองนนทบุรีศรีมหาสมุทร เป็น เมืองนนทบุรีศรีมหาอุทยาน และต่อมาเปลี่ยนเป็น เมืองนนทบุรีศรีเกษตราราม ในสมัยรัตนโกสินทร์ตอนต้นนี้เมืองนนทบุรีมีฐานะเป็นหัวเมืองชายทะเล สังกัดกรมท่าในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว พระองค์ทรงปฏิรูปการปกครองหัวเมืองต่าง ๆ เป็นการปกครองส่วนภูมิภาค เมืองนนทบุรี จึงจัดอยู่ในมณฑลกรุงเทพ แบ่งเขตการปกครองออกเป็น 4 อำเภอ ได้แก่ อำเภอตลาดขวัญ อำเภอบางใหญ่ อำเภอบางบัวทอง และอำเภอปากเกร็ดส่วนศาลากลางเมืองนนทบุรีนั้นโปรดเกล้าฯ ให้ย้ายจากปากคลองอ้อม บ้านบางศรีเมือง มาตั้งอยู่ที่ปากคลองบางซื่อใกล้วัดท้ายเมือง จนกระทั่งปี พ.ศ. 2459พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดเกล้าฯ ให้เปลี่ยนคำว่าเมืองเป็น "จังหวัด" เมืองนนทบุรีจึงเปลี่ยนชื่อเรียกเป็น จังหวัดนนทบุรีนอกจากนี้ ในปี พ.ศ. 2471 พระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดเกล้าฯให้ย้ายศาลากลางจังหวัดนนทบุรีมาตั้งที่โรงเรียนราชวิทยาลัยศาลากลางจังหวัดแห่งนี้ตั้งอยู่ห่างจากที่ทำการเมืองและศาลากลางจังหวัดนนทบุรีในอดีตลงมาทางทิศใต้ปัจจุบันก็คือศาลากลางจังหวัดหลังเก่าบริเวณท่าน้ำนนทบุรีนั่นเอง
สมัยปัจจุบัน
ในปี พ.ศ. 2474 ทางราชการได้ตัดถนนประชาราษฎร์ ขึ้นเป็นเส้นทางเชื่อมการคมนาคมระหว่างจังหวัดนนทบุรีกับจังหวัดพระนครสายแรก และต่อมาจึงตัดถนนพิบูลสงครามเลียบแม่น้ำเจ้าพระยาขึ้นเป็นสายที่สอง ในท้องที่ตำบลสวนใหญ่เมื่อปี พ.ศ. 2486 เกิดสภาวะเศรษฐกิจตกต่ำหลังสงครามโลกครั้งที่ 2 ทางราชการจึงยุบจังหวัดนนทบุรีลงเพื่อเป็นการประหยัดงบประมาณ โดยโอนอำเภอเมืองนนทบุรีและอำเภอปากเกร็ดไปขึ้นกับจังหวัดพระนคร และโอนอำเภอบางกรวย อำเภอบางใหญ่และอำเภอบางบัวทองไปขึ้นกับจังหวัดธนบุรี จนกระทั่งนนทบุรีได้รับการยกฐานะขึ้นเป็นจังหวัดอีกครั้งในปี พ.ศ. 2489 อำเภอต่าง ๆ จึงกลับมาอยู่ในเขตการปกครองของทางจังหวัดตามเดิมปี พ.ศ. 2499 กระทรวงมหาดไทยได้ยกกิ่งอำเภอไทรน้อยซึ่งแยกพื้นที่ปกครองจากอำเภอบางบัวทองมาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2491 ให้มีฐานะเป็นอำเภอไทรน้อย จังหวัดนนทบุรีจึงมีเขตการปกครองรวม 6 อำเภอจนถึงปัจจุบันในปี พ.ศ. 2535 กระทรวงมหาดไทยย้ายศาลากลางจังหวัดนนทบุรีและหน่วยงานราชการอื่น ๆ ไปตั้งอยู่ที่ศูนย์ราชการจังหวัดนนทบุรี ถนนรัตนาธิเบศร์ ตำบลบางกระสอ และใช้เป็นที่ทำการมาจนถึงทุกวันนี้
