Trong quá trình lịch sử, thành phố Tuyên Quang luôn là một địa bàn có vị trí chiến lược quan trọng, là thủ phủ của một vùng "an biên" che chắn cho kinh đô Thăng Long về phía bắc.

Sau năm 1954, thị xã Tuyên Quang có 3 phường: Minh Xuân, Phan Thiết, Tân Quang.

Ngày 26 tháng 7 năm 1968, chuyển 4 xã: Ỷ La, Hưng Thành, Nông Tiến, Tràng Đà thuộc huyện Yên Sơn về thị xã Tuyên Quang quản lý.[4] Thị xã Tuyên Quang lúc này có 3 phường nội thị là Minh Xuân, Phan Thiết, Tân Quang và 4 xã ngoại thị: Ỷ La, Hưng Thành, Nông Tiến và Tràng Đà.

Sau năm 1975, thị xã Tuyên Quang vẫn giữ nguyên tổ chức hành chính gồm 3 phường và 4 xã.

Những năm 1975-1991, thị xã Tuyên Quang giữ vai trò là tỉnh lỵ tỉnh Hà Tuyên (do hợp nhất 2 tỉnh Tuyên Quang và Hà Giang).

Ngày 12 tháng 8 năm 1991, tỉnh Tuyên Quang được tái lập, thị xã Tuyên Quang trở lại là tỉnh lỵ tỉnh Tuyên Quang.[5]

Ngày 3 tháng 9 năm 2008, điều chỉnh địa giới hành chính các xã thuộc huyện Yên Sơn để mở rộng thị xã Tuyên Quang và thành lập các phường thuộc thị xã Tuyên Quang [6].

• Điều chỉnh 7.523,33 ha diện tích tự nhiên và 31.933 nhân khẩu của huyện Yên Sơn (gồm toàn bộ diện tích tự nhiên và dân số của các xã: An Tường, Lưỡng Vượng, An Khang, Thái Long và Đội Cấn) về thị xã Tuyên Quang quản lý.
• Thành lập phường Tân Hà trên cơ sở điều chỉnh 524 ha diện tích tự nhiên và 8.525 nhân khẩu của xã Ỷ La.
• Thành lập phường Ỷ La trên cơ sở toàn bộ 350,31 ha diện tích tự nhiên và 3.921 nhân khẩu còn lại của xã Ỷ La.
• Thành lập phường Hưng Thành trên cơ sở toàn bộ 479,79 ha diện tích tự nhiên và 6.289 nhân khẩu của xã Hưng Thành.
• Thành lập phường Nông Tiến thuộc trên cơ sở toàn bộ 1.269,99 ha diện tích tự nhiên và 6.535 nhân khẩu của xã Nông Tiến.

Sau khi điều chỉnh địa giới hành chính, thị xã Tuyên Quang có 11.917,45 ha diện tích tự nhiên và 90.793 nhân khẩu, có 13 đơn vị hành chính trực thuộc, bao gồm 7 phường: Minh Xuân, Tân Quang, Phan Thiết, Tân Hà, Ỷ La, Hưng Thành, Nông Tiến và 6 xã: Tràng Đà, An Tường, Lưỡng Vượng, An Khang, Thái Long, Đội Cấn.

Ngày 25 tháng 6 năm 2009, thị xã Tuyên Quang được công nhận là đô thị loại III.

Ngày 2 tháng 7 năm 2010, thị xã Tuyên Quang chính thức trở thành thành phố Tuyên Quang.[7] Thành phố Tuyên Quang có diện tích tự nhiên 11.917,45 ha và 110.119 nhân khẩu.

Ngày 21 tháng 11 năm 2019, mở rộng thành phố Tuyên Quang trên cơ sở sáp nhập thị trấn Tân Bình và 2 xã: Kim Phú, Phú Lâm thuộc huyện Yên Sơn; đồng thời, sáp nhập thị trấn Tân Bình với xã Đội Cấn thành phường Đội Cấn, điều chỉnh một phần diện tích và dân số của xã Phú Lâm vào xã Kim Phú, chuyển xã Phú Lâm thành phường Mỹ Lâm và chuyển xã An Tường thành phường An Tường.[2]

Thành phố Tuyên Quang có 10 phường và 5 xã như hiện nay.