หลักฐานการสร้างเมืองพิษณุโลกมีมาแต่พุทธศตวรรษที่ 15 สมัยขอมมีอำนาจปกครองแถบนี้ แต่เดิมมีชื่อเรียกว่า “ เมืองสองแคว ” เนื่องจากเมืองนี้ตั้งอยู่ระหว่างแม่น้ำน่าน และแม่น้ำแควน้อย หรือบริเวณที่ตั้งของวัดจุฬามณีในปัจจุบัน เมื่อประมาณปี พ.ศ. 1900 สมเด็จพระมหาธรรมราชาลิไทยแห่งกรุงสุโขทัย ได้โปรดเกล้าฯ ให้ย้ายเมืองมาตั้งอยู่ ณ ตัวเมืองปัจจุบัน โดยมีฐานะเป็นเมืองลูกหลวง สมัยอยุธยา เมืองพิษณุโลกทวีความสำคัญมากขึ้น เพราะเป็นเมืองกึ่งกลางระหว่างกรุงศรีอยุธยาและอาณาจักรฝ่ายเหนือ สมเด็จพระบรมไตรโลกนาถ ทรงปฏิรูปการปกครองและได้เสด็จมาประทับที่เมืองนี้ตั้งแต่ พ.ศ. 2006 จนสิ้นรัชกาลในปี พ.ศ. 2031 ช่วงนั้นพิษณุโลกเป็นราชธานีแทนกรุงศรีอยุธยาถึง 25 ปี หลังรัชสมัยของพระองค์

    พิษณุโลกมีฐานะเป็นเมืองลูกหลวง เป็นหน้าด่านสำคัญ ที่จะสกัดกั้นกองทัพพม่า เมื่อครั้งพระนเรศวรมหาราชดำรงฐานะพระมหาอุปราชครองเมืองพิษณุโลก ระยะนั้นไทยตกเป็นเมืองขึ้นพม่า สมเด็จพระนเรศวรได้ทรงรวบรวมชายฉกรรจ์ชาวพิษณุโลกกอบกู้อิสรภาพชาติไทยได้   

       ในสมัยรัตนโกสินทร์ พระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลก (รัชกาลที่ 1 ) ได้ทรงดำรงให้รื้อกำแพงเมืองพิษณุโลก เพื่อไม่ให้ข้าศึกใช้เป็นที่มั่น ครั้นถึงปี พ.ศ. 2437 พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว (รัชกาลที่ 5 ) โปรดเกล้าฯ ให้ยกฐานะเมืองพิษณุโลกขึ้นเป็นมณฑล เรียกว่า “มณฑลพิษณุโลก” ต่อมาเมื่อยกเลิกการปกครองแบบมณฑลแล้ว พิษณุโลกจึงมีฐานะเป็นจังหวัดเรื่อยมาจนปัจจุบัน