Начало собиранию исторического архива в Тверском крае положила Тверская ученая архивная комиссия (ТУАК), образованная в 1884 году. Тверская ученая архивная комиссия собирала документы губернских и уездных учреждений, фамильные и частные архивы, документы по тверской истории в центральных архивах. К 1917 году губернский исторический архив насчитывал около 50 тысяч дел.

История Государственного архива Тверской области начинается в 1919 году. Декретом СНК РСФСР от 1 июня 1918 года «О реорганизации и централизации архивного дела в РСФСР» была объявлена государственная собственность на все ведомственные архивы дореволюционных учреждений. Хранившиеся в них документальные материалы образовали Единый государственный архивный фонд (ЕГАФ), для заведования которым было создано Главное управление архивным делом (Главархив).

К 1 сентября 1923 года общий объем Тверского губернского архивного фонда составлял 1 650 тысяч дел, из которых 1 300 тысяч дел было сосредоточено в пяти актохранилищах города Тверь.

Дальнейшие преобразования архивного органа управления в течение 1929-1935 гг. связаны с введением новой административно-территориальной системы. Так, в сентябре 1929 г. в связи с ликвидацией Тверской губернии губернское архивное бюро было реорганизовано в Тверское окружное архивное бюро, в июле 1930 г. после упразднения округов – в Тверское (с ноября 1931 г. – Калининское) отделение Московского областного архивного бюро (с 1932 г. – управления).

К началу Великой Отечественной войны 1941-1945 годов фонды областного государственного архива хранились в четырех зданиях церквей города Калинин. В одном из этих зданий размещались архивный отдел, читальный зал и даже жилые помещения для сотрудников.

Специализированное здание областного государственного архива, рассчитанного на 1 300 тысяч дел, было введено в эксплуатацию лишь в декабре 1959 года. В течение 1960 года значительная часть документов архива была перемещена в новое здание.

В настоящее время Государственный архив Тверской области является одним из наиболее крупных архивохранилищ Российской Федерации. Здесь хранится более 1,6 млн. дел за период с XIV в. до наших дней, из которых более 900 тыс. – по истории региона в дореволюционную эпоху. Это документы учреждений и частных лиц, которые сгруппированы в более чем 3600 фондов.