据《禹贡》记载，夏禹时期为冀州地。

春秋时期域内先后建有鲜虞国(都城在今正定新城铺一带)、鼓国(都城在今晋州城西）、肥国(都城在今藁城西南城子村一带)。

战国时期鲜虞人建立中山国(都城在今平山三汲乡至灵寿故城村一带)。

秦始皇统一中国后，全面推行郡县制，属巨鹿郡。巨鹿郡治所设置在位于滹沱河南岸的东垣县(今长安区东西古城村附近)，管辖着北岳恒山以南，方圆500里区域的石邑、井陉、下曲阳、南行唐等十几座城邑，成为这一行政区划的第一座中心城市，政治中心。

西汉初年增设元氏县，公元前204年刘邦恢复设立恒山郡，治所设在元氏(今元氏故城村)，管辖周围18个县。这一地区的中心城市从东垣迁到元氏。公元前179年，汉文帝刘恒即位，因避讳“恒”字，改北岳恒山为“常山”，改恒山郡为常山郡，仍以元氏为常山郡治所。汉景帝中元五年(前145年)，封皇子刘舜为常山王，改常山郡为常山国，仍以元氏为诸侯国都城。

西汉武帝元鼎三年(前114年)复常山国仍为常山郡。汉武帝元鼎四年(前113年)分常山郡的真定(汉高帝十一年平定陈豨叛乱后，改东垣为真定)、绵曼、藁城、肥垒等4县置真定国，以东垣(真定)为国都。在这一地区内，南北两个政治中心并存。这种格局一直延续到东汉时期。

三国时期，为魏地，分别属常山郡(主要部分)、安平郡、赵国、巨鹿郡、中山国。常山郡的治所从元氏故城迁到真定(今长安区东古城)，管辖7个县；同时，南部的房子城(今高邑县西南)分封了一个新的诸侯国—赵国，管辖平棘(今赵县固城)、高邑(今柏乡县固城店)、元氏等6县。这种政治、经济中心的布局一直保持到东晋时期。

西晋统一后，分别属冀州常山郡(主要部分)、中山国、巨鹿郡、赵国、博陵国。东晋时期创建的重要军事堡垒—安乐垒，东晋郡治由真定(今长安区东古城)移至安乐垒(今正定县正定镇)成为新的区域中心。

隋代，分别属恒山郡(主要部分)后改恒州(郡治真定，今正定县正定镇)、赵郡(郡治平棘，今赵县赵州镇)、信都郡(郡治今冀州市)、高阳郡(郡治今定州市)。真定作为这一地区内的政治、经济、文化中心城市且在后世1300多年的封建社会中一直保持着这种名城大邑的显赫地位。

唐武德元年（618年），改恒山郡为恒州，治所石邑（今桥西区振头村附近）；武德四年（621年）徙恒州治真定；武后载初元年（689年），改真定为中山县。神龙元年（705年），复真定县；开元十四年（726年）在恒州恒阳城置恒阳军；天宝元年（742年），废恒州为常山郡，治真定县；唐代在州之上设了道，全国分设十道，“道”成为国家第一级政区，而自从汉代开始设立的一级政区“州”则下降为二级政区。河北平原地区大都属于河北道。而作为二级政区的州，有时与“郡”并用，再加上封建避讳制度的影响，造成政区名称不断变化。但是，真定城一直是恒州（唐穆宗李恒即位后因避讳改为镇州，也称常山郡）的治所，是这一地区北部政治、经济、文化中心。在唐王朝平定“安史之乱”以后，成德军大都督府、恒州（常山郡）的驻地真定城，逐步成为河北中部的政治、经济、军事中心。在此后的一个半世纪中，成德军先后更换13代北方少数民族的节度使。这些藩镇的藩帅，相继割据真定直到唐王朝灭亡。这种历史背景，使得真定城成为河北中部的一个藩镇割据中心。

五代时期，属河北成德军节度使(主要部分)，域内有镇州(州治今正定县正定镇)、赵州(州治今赵州镇)、定州(州治今定州市)、祁州(州治今无极县无极镇)。

宋代，属河北西路(路治今正定县正定镇)。真定城为河北西路的首府，并在此置真定府，成为国家一级政区（路）、二级政区（府）和三级政区（县）的治所，成为河北西部多级官署同城设置、驻军甚多、商业发达的名城。北宋时期的河北西路辖真定、中山（驻定州）、庆源（驻赵州）等4府、9个州、6军、65个县，已经相当于现在省会的地位。金朝一百年统治之后，真定城在1225年成为蒙古王朝控制的重要城垣。其中心城市的政治、经济、文化地位得到进一步发展。蒙古和元王朝在此设置真定路，隶属于中书省，作为国家的二级政区，领中山府（辖安喜、无极、新乐3县）、赵、晋、深等5个州和真定、藁城、栾城、元氏、获鹿、平山、灵寿等9个直属县。

元代，属中书省真定路(路治今正定镇)、保定路(路治今保定市)、广平路(路治今永年县)等。

明代，属京师真定府(府治今正定县正定镇)。真定城一直是这一地区政治、经济、文化中心。

清代，属直隶省真定府(府治今正定县正定镇，清雍正元年改正定府)、保定府(府治今保定清苑区)、赵州(州治今赵县赵州镇)、定州(州治初属祁州，雍正十二年改今定州市)。

民国元年(1912年)，中华民国成立，仍沿清制。民国3年(1914年)，裁府设道。民国14年(1925年)6月24日，中华民国临时执政命令直隶省建立“石家市”，实行市自治制；并撤销正定市改为县。8月29日中华民国临时执政又以1273号指令批准将石(家)庄、休门合并，取首尾各一字，更名为石门市，组建石门市政公所，筹建市制。民国17年(1928年)，南京国民政府通令全国，取消所有市政公所，废除原来的“市自制”。至此，建市工作遂告搁浅。民国27年(1938年)1月15日，组建伪石门市政公署筹备处。

民国28年(1939年)10月7日，伪中华民国临时政府行政委员会以秘字第1027号指令，正式批准设立石门市。并逐步成为这一地区中心城市。1940年4月24日，河北省公署将全省划分为八道，其中，真定道道公署(后又改称真定行政区)也正式落户于石门市的日华大街。真定道道公署管辖的区域为束鹿县、正定县、石门市等22县1市。1943年1月， 石门市改为省辖市，成为冀中南地区名副其实的行政中心。1946年5月市政府成立，辖正定县、获鹿县、藁城县、栾城县、高邑县、赵县、柏乡县、灵寿县、平山县、元氏县、赞皇县等共计12个县。1947年2月提交更改市名，民国36年(1947年)11月12日石门市解放，12月26日石门市更名为石家庄市。

民国37年(1948年)9月26日，石家庄市改属华北人民政府领导。民国38年(1949年)1月24日阳泉市划归石家庄市(同年8月又划归山西省)；8月1日石家庄市归河北省人民政府领导，为省辖市。1949年石家庄专区初设，辖14县1镇。1958年4月28日，石家庄市由省辖市改为专辖市。

1960年5月3日，批准撤销石家庄专区，改为石家庄市。1961年5月，批准恢复石家庄专区建制。石家庄专区辖石家庄市和25个县。1962年6月，批准设立衡水专区，石家庄专区所辖衡水等8县划归衡水专区，此后石家庄专区辖石家庄市和17个县。1967年11月21日，石家庄地区革命委员会成立，专区改称地区。1967年12月20日，石家庄市革命委员会成立。

1968年1月29日，河北省会迁至石家庄市。1978年3月11日，石家庄市划为河北省直辖市。1978年7月，石家庄地区革命委员会撤销，成立河北省石家庄地区行政公署。1982年8月12日，撤销石家庄市革命委员会，恢复石家庄市人民政府。

1993年6月30日，石家庄地区行政公署与石家庄市人民政府合并，成立新的石家庄市人民政府。