Dưới thời  thống trị của nhà Đường (thế kỷ VIII đến thế kỷ IX) Thái Nguyên nằm trong đất Châu Long, châu Vũ Nga. Đến thời nhà Lý, năm 1010, 10 đạo trong nước ta đổi thành 24 lộ, Thái Nguyên là một châu thuộc Như Nguyệt giang lộ, sau lại thuộc phủ Phú Lương. Đến đời nhà Trần, năm Quang Thái thứ 10 (1397), châu Thái Nguyên đổi thành trấn Thái Nguyên gồm các huyện: Phú Lương, Tư Nông, Vũ Lễ, Động Hỷ, Tuyên Hóa, Đại Từ, Vĩnh Thông, Lộng Thạch, Cảm Hóa và châu Thái Nguyên.

Thời thuộc Minh (năm 1407) trấn Thái Nguyên đổi thành châu Thái Nguyên; năm 1410, châu Thái Nguyên được nâng lên thành phủ Thái Nguyên. Năm Vĩnh Lạc thứ 12 (1423), huyện Tư Nông bị dồn vào An Định, huyện Động Hỷ vào huyện Phú Lương, huyện Đại Từ vào huyện Tuyên Hóa. Đến triều đại nhà Lê, năm Thuận Thiên thứ nhất (1428) Lê Thái Tổ chia cả nước thành 5 đạo, phủ Thái Nguyên thuộc Bắc Đạo. Năm Quang Thuận thứ 7 (1466) thời Lê Thánh Tông, Thái Nguyên được đặt là Thừa tuyên Thái Nguyên, gồm ba phủ: Phú Bình, Thông Hóa, Cao Bằng. Năm Quang thuận thứ 10 (1469) Lê Thánh Tông định lại bản đồ toàn quốc đổi Thừa tuyên Thái Nguyên thành Thừa tuyên Ninh Sóc. Năm Hồng Đức thứ 21 (1490) thời Lê Thánh Tông Thái Nguyên được gọi là Thừa tuyên xứ với ba huyện, 6 châu. Thời Lê Trung Hưng (1533 – 1788) Thái Nguyên lại được đổi thành trấn. Thời gia Long, trấn Thái Nguyên có 2 phủ, 11 huyện..

Năm Minh Mệnh thứ 12 (1831) đất nước được chia thành tỉnh hạt, trấn Thái Nguyên trở thành tỉnh Thái Nguyên. Sách Đại Nam Thực Lục, tập 3, trang 219 có ghi:  ngày 4-11-1831, nhằm ngày mùng 1 tháng 10 Tân Mão, năm Minh Mạng thứ XII, Nhà vua phê chuẩn nhiều công việc trong đó có việc ban hành cơ chế quản l‎ý hành chính mới, trong đó thành lập hơn 20 tỉnh. Trấn Thái Nguyên được gọi là tỉnh bao gồm 2 Phủ là Thông Hóa và Phú Bình; 9 huyện là Cảm Hóa, Tư Nông, Bình Tuyền, Phú Lương, Võ Nhai, Đại Từ, Phổ Yên, Văn Lãng, Đồng Hỷ. 2 Châu là Bạch Thông và Đinh Châu.

Theo sách Đại Nam nhất thống chí thì hình thể thái Nguyên lúc đó như sau: Đông tây cách nhau 294 dặm, nam bắc cách nhau 241 dặm. Phía Đông đến địa giới các huyện Yên Thế và Hữu Lũng tỉnh Bắc Ninh. Phía Tây đến địa giới các huyện Châu Hóa, Vĩnh Điện tỉnh Tuyên Quang và địa giới huyện Sơn Dương  tỉnh Sơn Tây. Phía Nam đến địa giới huyện Yên Lãng tỉnh Sơn Tây  và địa giới các huyện Hiệp Hòa, Kim Anh, Thiên Phúc tỉnh Bắc Ninh. Phía Bắc đến các huyện Văn Quan, Thất Khê tỉnh Lạng Sơn và địa giới Thạch An, Thạch Lâm tỉnh Cao Bằng. Phía Đông Nam đến địa giới tỉnh Bắc Ninh và tỉnh Sơn Tây; phía Tây Nam đến địa giới tỉnh Tuyên Quang và tỉnh Sơn Tây; phía Đông bắc đến địa giới tỉnh Bắc Ninh và tỉnh Lạng Sơn. Phía Tây bắc đến địa gới tỉnh tuyên Quang và tỉnh Cao Bằng. Từ tỉnh lỵ đi về phía Nam đến kinh thành 1.542 dặm…

Như vậy từ khi được gọi là tỉnh đến nay Thái Nguyên đã tròn 180 năm tuổi. Qua bao thăng trầm, nhân dân các dân tộc trong tỉnh tự hào về mảnh đất Thái Nguyên giàu truyền thống cách mạng và nồng ấm tình người.