Tỉnh ủy tỉnh Vĩnh Phúc bắt đầu hình thành từ Chi bộ Cộng sản đầu tiên tại Vĩnh Yên gồm hai Đảng viên Vũ Duy Cương (từ Thành ủy Hà Nội) và Phan Văn Cương (từ Thành ủy Nam Định). Năm 1931 cả Vũ Duy Cương và Phan Văn Cương đều bị Pháp bắt. Tổ chức Đảng ở Vĩnh Yên và Phúc Yên được phục hồi những năm sau đó với các chi bộ ở đồn điền Đa Phúc (do Nguyễn Tạo làm Bí thư) và đồn điền Tam Lộng (do Trần Văn Nhiên làm Bí thư). Chi bộ Vĩnh Tường, được thành lập vào tháng 8/1939 dưới sự tổ chức của Ủy viên Xứ ủy Bắc Kỳ Hoàng Văn Thụ, do Lê Xoay làm Bí thư.

Tháng 3/1940, Đảng Cộng sản Đông Dương thành lập Ban Vận động liên tỉnh Vĩnh Yên - Phúc Yên, sau đổi tên thành Ban Cán sự liên tỉnh gồm Lê Xoay, Nguyễn Tráng, Hoàng Xuân Quán do Lê Xoay làm Bí thư. Ban Cán sự liên tỉnh Vĩnh Yên - Phúc Yên được xem là cơ cấu đầu tiên, tiền thân của Tỉnh ủy Vĩnh Phúc. Đến tháng 9/1940, Phạm Cao Quát trở thành Bí thư Ban Cán sự tỉnh Vĩnh Phúc. Tỉnh Phúc Yên đến năm 1941 mới thành lập Ban Cán sự do Lê Quang Đạo làm Bí thư.

Năm 1945, sau Cách mạng tháng Tám, tổ chức Đảng ở hai tỉnh Vĩnh Yên và Phúc Yên có sự thay đổi, sử dụng tên gọi Tỉnh ủy thay cho Ban Cán sự. Năm 1950, hai tỉnh Vĩnh Yên và Phúc Yên dưới chính thể Việt Nam Dân chủ Cộng hòa hợp nhất thành tỉnh Vĩnh Phúc. Tỉnh ủy Vĩnh Phúc được tổ chức dựa trên Tỉnh ủy cũ của hai tỉnh. Năm 1968, Vĩnh Phúc và Phú Thọ hợp nhất thành tỉnh Vĩnh Phú. Đến năm 1996 hai tỉnh lại tách ra như cũ.