Сучасная гісторыя Нацыянальнага гістарычнага архіва Беларусі вядзецца з 1938 года, калі ў адпаведнасці з пастановай Прэзідыума Цэнтральнага Выканаўчага Камітэта БССР ад 5 ліпеня 1938 г. "Аб рэарганізацыі архіўных органаў у сувязі з арганізацыяй абласцей у БССР" Магілёўскі гістарычны архіў быў рэарганізаваны ў Цэнтральны гістарычны архіў БССР . У сваю чаргу Магілёўскі гістарычны архіў з 1919 года быў вядомы як архівасховішча Магілёўскага архіўнага бюро, а з 1924 па 1927 год - як Акруговы архіў. Да гэтага дакументы архіва пабывалі ў архівах дзяржаўных і судовых устаноў Вялікага Княства Літоўскага, Рэчы Паспалітай, Расійскай імперыі, у Віленскім архіве старажытных актаў і Віцебскім архіве старажытных актавых кніг.

Перад пачаткам Вялікай Айчыннай вайны ў архіве налічвалася 1560 фондаў у аб'ёме больш 382 тыс. спраў. У гады вайны вялікая частка дакументаў і навукова-даведачны апарат да іх загінулі, частка дакументаў была вывезена ў г.Рыгу і на тэрыторыю Германіі, маёмасць архіва была разрабавана і знішчана.

Пасля вызвалення Магілёва ад нямецка-фашысцкіх захопнікаў 28 чэрвеня 1944 г. у архіве засталося ўсяго 44 справы. У ходзе работы па рээвакуацыі дакументаў удалося вярнуць толькі 38 054 справы з 700 фондаў.

У 1947 г. архіву былі перададзеныя дарэвалюцыйныя фонды з дзяржаўных архіваў Віцебскай і Гомельскай абласцей. За перыяд 1945-1962 гг. у Цэнтральны гістарычны архіў БССР паступілі профільныя справы з гістарычных архіваў Ленінграда, Масквы, Вільнюса і іншых архіваў ў колькасці 382 566 спраў.

Згодна з пастановай Савета Міністраў БССР ад 11 лістапада 1963 г. "Аб мерах па паляпшэнню архiўнай справы ў БССР" архіў быў пераведзены з г. Магілёва ў г. Мінск у будынак па вул. Казлова, 26. У тым жа годзе ў архіў былі перададзены дакументы дарэвалюцыйных фондаў Дзяржаўнага архіва Мінскай вобласці, а таксама комплекс старажытных актаў з Цэнтральнага дзяржаўнага гістарычнага архіва ў г. Гродна.

Центральное хранилище в здании ЦГИА БССР в Могилеве. 1950-е годы.

Пасля здабыцця Беларуссю незалежнасці структура архіўнай галіны зведала змены. У адпаведнасці з пастановай Савета Міністраў Рэспублікі Беларусь ад 22 красавіка 1992 г. № 224 "Пытанні архіваў Рэспублікі Беларусь" на базе Цэнтральнага дзяржаўнага гістарычнага архіва БССР і былога Цэнтральнага партыйнага архіва КПБ арганізаваны Нацыянальны архіў Рэспублікі Беларусь. З яго структуры загадам Белкомархива ад 12 чэрвеня 1995 г. № 15 быў вылучаны комплекс дакументаў канца XIV - пачатку XX стагоддзя і створаны Нацыянальны гістарычны архіў Беларусі.

У мэтах паляпшэння ўмоў размяшчэння дакументаў Нацыянальнага архіўнага фонду Рэспублікі Беларусь Нацыянальнаму гістарычнаму архіву Беларусі быў перададзены будынак у г. Мінску па вул. Крапоткіна, 55, у які архіў пераехаў на працягу 1996-2000 гг. Больш за мільён спраў, 19 калекцый мікрафільмаў, каля 40 тыс. экзэмпляраў кніг, газет, часопісаў навукова-даведачнай бібліятэкі былі перавезены ў новы будынак.

Сёння ў Нацыянальным гістарычным архіве Беларусі захоўваецца 1 023 512 спраў, аб'яднаных у 3148 фондаў, за перыяд з канца XIV па пачатак XX стагоддзя. Архіў з'яўляецца найбуйнейшым сховішчам дакументаў па гісторыі Беларусі за гэты перыяд. Самы старажытны дакумент датаваны 1391 годам.

З 2000 года поўная назва архіва - дзяржаўная ўстанова "Нацыянальны гістарычны архіў Беларусі".

Здание Национального исторического архива Беларуси. 1990-е годы

У 2008 годзе за значны ўклад у развіццё архіўнай справы, захаванне дакументаў па гісторыі Беларусі ХIV - пачатку ХХ стст., арганізацыю іх ўсебаковага выкарыстання ў інтарэсах навукі, навукова-даследчую працу па актуальных пытаннях гісторыі Беларусі, архівазнаўства, археграфіі, спецыяльных гістарычных дысцыплін Нацыянальны гістарычны архіў Беларусі ўзнагароджаны Ганаровай граматай Савета Міністраў Рэспублікі Беларусь (Пастанова Савета Міністраў Рэспублікі Беларусь ад 2 лiпеня 2008 г. № 986).

У 2013 годзе за значны ўклад у рэалізацыю сацыяльнай палітыкі Рэспублікі Беларусь і заслугі ў развіцці архіўнай справы і айчыннай гістарычнай навукі Нацыянальны гістарычны архіў Беларусі узнагароджаны Ганаровай граматай Нацыянальнага сходу Рэспублікі Беларусь (Рашэнне Савета Палаты прадстаўнікоў ад 28 мая 2013 г. № 148-СП5, Пастанова прэзідыума Савета Рэспублікі ад 3 чэрвеня 2013 года № 124-ПСР5).

У 2018 годзе за вялікі ўнёсак у забеспячэнне захаванасці дакументаў Нацыянальнага архіўнага фонда Рэспублікі Беларусь, развіццё архіўнай справы і гістарычнай навукі Нацыянальнаму гістарычнаму архіву Беларусі аб’яўлена падзяка Прэзідэнта Рэспублікі Беларусь (Распараджэнне Прэзідэнта Рэспублікі Беларусь ад 4 верасня 2018 г. № 176 рп).