Archiwum toruńskie należy do najstarszych w kraju: jego początki sięgają średniowiecza i związane są z lokacją miasta Torunia w 1233 roku. Mieściło się ono w ratuszu staromiejskim, a powstawało stopniowo, w miarę napływu do niego ważnych dla miasta dokumentów i ksiąg. Pierwsze wzmianki o zorganizowanym archiwum miejskim pochodzą dopiero z 1570 i 1587 roku. Część dokumentów i ksiąg miejskich przechowywana była w wieży ratuszowej, reszta zaś rozproszona po innych pomieszczeniach ratusza. Oprócz właściwego archiwum miejskiego, w ratuszu znajdowały się również: Archiwum Ziem Pruskich oraz księgi chełmińskiego sądu ziemskiego. Stopniowo, w nieznanych bliżej okolicznościach, do ratusza trafiły także, jako depozyty, akta okolicznych miast: Brodnicy, Chełmna, Chełmży, Golubia, Kowalewa, Wąbrzeźna i in.
Pierwsze poważne straty poniosło Archiwum w 1703 roku, kiedy to podczas oblężenia szwedzkiego w wyniku bombardowania ratusza spłonęła część toruńskich akt miejskich, w tym m.in. acta consularia, księgi rachunkowe kamlarii miejskiej, missiva oraz depozyty, a wśród nich część Archiwum Ziem Pruskich oraz wszystkie akta chełmińskiego sądu ziemskiego.
Zabór pruski w 1793 r. i wprowadzenie przez Prusy nowego ustroju administracyjnego spowodowały, że archiwum toruńskie nabrało charakteru już tylko historycznego. W 1812 roku podczas ewakuacji ratusza, zamienionego na rozkaz Napoleona na lazaret dla żołnierzy francuskich, Archiwum zostało w bezładzie przeniesione do jednej z kamienic przy ulicy Szczytnej. Po kilku latach akta ponownie przemieszczono do ratusza i przez następne dziesiątki lat wielokrotnie podejmowano próby ich uporządkowania. Udało się to uczynić dopiero pod koniec XIX wieku. Zasadnicze prace porządkowe wykonali wówczas: Ernest Kestner i Józef Tietzen pod kierownictwem syndyka Jerzego Bendera. Dokonali oni podziału całego zasobu Archiwum, łącznie z depozytami, na 4 katalogi: I-Dokumenty i listy, II-Księgi i akta, III-Listy cechowe, IV-Akta cechów. W 1899 roku magistrat toruński utworzył stanowisko archiwisty miejskiego, które przez wiele lat piastował Artur Semrau, profesor gimnazjum toruńskiego.
Od 1927 roku, już w niepodległej Polsce, Archiwum kierowała nauczycielka gimnazjum toruńskiego, Helena Piskorska. Do momentu wybuchu II wojny światowej Archiwum było samodzielną instytucją publiczną z otwartą dla użytkowników pracownią naukową, z aspiracjami przejęcia funkcji centralnego ośrodka archiwalnego północnej Polski. Przechowywano w nim, oprócz akt wymienionych wyżej, akta miast do 1920 r., akta polskich organizacji i stowarzyszeń oraz tłoki pieczęci miejskich i cechowych i in. W okresie międzywojennym w Archiwum nastąpiło znaczne ożywienie w zakresie prowadzonych prac naukowych. Podjęto również intensywne prace inwentaryzacyjne, w wyniku których uporządkowano m.in. zbiory kartograficzne miasta Torunia.
Po wybuchu II wojny światowej kierownictwo Archiwum, przy którym utworzono Urząd do Spraw Genealogicznych (Sippenamt), objął H. Strehlau z Norymbergi. W tym okresie zasób Archiwum był przez Niemców wielokrotnie przemieszczany, a najcenniejsze akta trafiły ostatecznie do kopalni soli w Grasleben. Wywieziono również część zgromadzonych w Archiwum dla potrzeb wspomnianego Urzędu do Spraw Genealogicznych ksiąg metrykalnych z terenu miasta i powiatu toruńskiego. Większość wywiezionych dokumentów i akt udało się odzyskać po 1947 roku.
W 1951 roku Archiwum zostało upaństwowione i włączone do państwowej sieci archiwalnej, początkowo jako Oddział Terenowy Wojewódzkiego Archiwum Państwowego w Bydgoszczy. Dopiero po reformie administracyjnej Archiwum w 1976 roku uzyskało status samodzielnej placówki i nosiło nazwę: Wojewódzkie Archiwum Państwowe w Toruniu. Upaństwowienie Archiwum w zasadniczy sposób zmieniło zakres i profil jego działania. Do zadań placówki należało odtąd: gromadzenie, przechowywanie, opracowanie i udostępnianie materiałów archiwalnych o wartości historycznej, w tym nadzór nad narastającym zasobem archiwalnym (archiwa zakładowe). Archiwum stało się również ważną bazą źródłową dla powołanego w Toruniu Uniwersytetu Mikołaja Kopernika. Zasób wzbogacił się o nowe typy zespołów akt: akta administracji ogólnej i specjalnej, przedsiębiorstw i instytucji gospodarczych, instytucji wymiaru sprawiedliwości, szkół oraz innych instytucji państwowych. Terenem działania Archiwum były miasto i powiat Toruń, powiaty: chełmiński, wąbrzeski i golubsko-dobrzyński (od 1956 r.), a także do 1954 r. miasto i powiat Inowrocław oraz powiat mogileński. Archiwum posiadało ekspozyturę w Wąbrzeźnie i oddział w Grudziądzu, zlikwidowane kolejno w roku 1990 i 1999.
Od 1960 roku Archiwum mieści się przy Pl. Rapackiego 4. W 1996 roku po otrzymaniu nowego budynku po byłym kinie „Flisak” zmianie uległa struktura organizacyjna Archiwum. Przy Pl. Rapackiego 4 mieszczą się: Dyrekcja, Oddział I – Akt wytworzonych do końca XVIII wieku, Pracownia informacji archiwalnej i ewidencji, Pracownia konserwacji oraz dział administracyjno-gospodarczy i dział finansowo-księgowy, natomiast w budynku przy ul. Idzikowskiego 6 funkcjonowały: Oddział II – Materiałów archiwalnych z XIX-XXI w. oraz Oddział III – Do spraw archiwów zakładowych.
W roku 2023 decyzją Naczelnego Dyrektora Archiwów Państwowych ponownie zmieniono strukturę organizacyjną Archiwum i nie jest ona zależna już od lokalizacji.
Archiwum toruńskim po II wojnie kierowali kolejno:
- w latach 1945 – 1958 dr Helena Piskorska
- w latach 1958 – 1961 dr hab. Franciszek Paprocki
- w latach 1961 – 1965 dr hab. Irena Janosz-Biskupowa
- w latach 1966 – 1984 dr Karola Ciesielska
- w latach 1984 – 1989 prof. Maksymilian Grzegorz
- w latach 1989 – 2004 prof. Jarosław Poraziński
- od roku 2004 mgr Beata Herdzin
Oddział we Włocławku
Pierwszą państwową instytucją, powołaną do gromadzenia dokumentacji ze zlikwidowanych urzędów na terenie miasta Włocławka, był utworzony 1 VIII 1950 r. Oddział Powiatowy Wojewódzkiego Archiwum Państwowego w Bydgoszczy. W 1951 r. Oddział przekształcony został w Powiatowe Archiwum Państwowe we Włocławku, obejmując terenem swego działania powiaty: aleksandrowski, lipnowski, włocławski, miasto Włocławek, a od 1956 r. nowoutworzony powiat radziejowski. Po reformie podziału administracyjnego kraju w 1975 r. Powiatowe Archiwum Państwowe we Włocławku z dniem 1 I 1976 r. przekształcone zostało w Oddział Wojewódzkiego Archiwum Państwowego w Bydgoszczy. Od 1975 r. Oddział we Włocławku terenem swego działania objął nowoutworzone województwo włocławskie. W 1982 r. Oddział Włocławski podporządkowany został Wojewódzkiemu Archiwum Państwowemu w Toruniu, a następnie (od 1984 r.) Archiwum Państwowemu w Toruniu. Kierownikiem oddziału byli:
- w latach 1976 – 2007 mgr Marianna Gruszczyńska
- w latach 2007 – 2019 dr Tomasz Dziki
- w latach 2019 – 2022 dr Monika Wyszomirska
- od roku 2023 mgr Tomasz Michalski