Thời Pháp thuộc năm 1893, người Pháp toàn quyền cai trị vùng cao nguyên Trung phần, trong đó có khu vực nay là tỉnh Đăk Nông. Hệ thống hành chính thực dân tập trung ở Đăk Mil và Đăk Song. Trong thời gian từ năm 1912 đến năm 1936, tại khu vực cao nguyên M'Nông đã diễn ra cuộc khởi nghĩa lớn và quy mô kéo dài chống lại thực dân Pháp do thủ lĩnh người dân tộc M'Nông là N'trang Lơng lãnh đạo. Năm 1940, bên cạnh nhà tù Buôn Ma Thuột, Pháp cho xây dựng Ngục Đăk Mil (nay thuộc huyện Đăk Mil).

Khu vực này năm 1946 thuộc Xứ Thượng Nam Đông Dương rồi đến năm 1950 thì gom vào Hoàng triều Cương thổ trước khi đơn vị này bị xóa bỏ năm 1955 dưới chính thể Việt Nam Cộng hòa. Từ năm 1959, khu vực Nâm Nung trở thành khu căn cứ của lực lượng quân cách mạng.

Tháng 1 năm 1959, chính quyền Việt Nam Cộng hòa thành lập tỉnh Quảng Đức trên cơ sở tách gần như toàn bộ quận Đăk Song (trừ tổng Đăk Lao ở phía bắc) và một phần quận Lăk từ tỉnh Darlac (Đắk Lắk), cùng với một phần nhỏ tỉnh Phước Long và tỉnh Lâm Đồng. Tỉnh lị đặt tại Gia Nghĩa. Địa giới hành chính tỉnh Quảng Đức, về cơ bản giống như địa giới tỉnh Đắk Nông ngày nay (trừ huyện Cư Jút hiện nay khi đó thuộc quận Ban Mê Thuột của tỉnh Darlac), được chia làm 3 quận: Đức Lập, Kiến Đức, Khiêm Đức và khu hành chính Đức Xuyên. Tháng 12 năm 1960, Chính quyền Cách mạng cũng đã quyết định thành lập tỉnh Quảng Đức, giữa năm 1961, tỉnh Quảng Đức do khu VI trực tiếp chỉ đạo. Đầu năm 1962, Chính quyền Cách mạng quyết định giải thể tỉnh Quảng Đức, chuyển Đức Lập, Đức Xuyên nhập về tỉnh Đắk Lắk, Kiến Đức nhập về tỉnh Phước Long, Khiêm Đức nhập về tỉnh Lâm Đồng.

Sau ngày hai miền thống nhất, tháng 5 tháng 1975, tỉnh Quảng Đức được tái lập lại. Tháng 11 năm 1975, tỉnh Quảng Đức sáp nhập vào tỉnh Đắk Lắk. Từ ngày 1 tháng 1 năm 2004, tỉnh Đắk Nông được tái lập theo Nghị quyết số 22/2003/QH11 ngày 26 tháng 11 năm 2003 của Quốc hội trên cơ sở chia tách tỉnh Đăk Lăk. Khi tách ra, tỉnh Đắk Nông có 6 đơn vị hành chính gồm 6 huyện: Cư Jút, Đắk Mil, Đắk Nông, Đắk R'lấp, Đắk Song, Krông Nô. Tỉnh lị đặt tại thị trấn Gia Nghĩa, huyện Đắk Nông.

Ngày 27 tháng 6 năm 2005, chia huyện Đắk Nông thành thị xã Gia Nghĩa (thị xã tỉnh lị tỉnh Đắk Nông) và huyện Đắk Glong.[8]

Ngày 22 tháng 11 năm 2006, chia huyện Đắk R'lấp thành 2 huyện: Đắk R'lấp và Tuy Đức.[9]

Ngày 17 tháng 12 năm 2019, chuyển thị xã Gia Nghĩa thành thành phố Gia Nghĩa.[10]