Am 11. Oktober 1899 wurde das Stadtarchiv der Öffentlichkeit zugänglich gemacht, damals noch in den Räumen des Alten Rathauses. Durch eine Verfügung vom 29. November 1899 von Oberbürgermeister Wilhelm Spiritus war das Stadtarchiv nur für wissenschaftliche Forschung zugänglich, später aber auch für Heimat- und Familienforscher. Mittlerweile steht es allen Interessierten offen.
In schriftlichen Überlieferungen wird am 20. Dezember 1284 das „scrinium seu archivum publicum scabinorum bonnensium“, übersetzt „der Schrein oder das öffentliche Archiv der Bonner Schöffen“, in einer Urkunde des Stifts Dietkirchen erstmals erwähnt; im Jahr 1311 ein weiteres Mal, als eine Schenkungsurkunde auf Wunsch der Vertragspartner dorthin gegeben wird. Im 15. Jahrhundert war es üblich, die wichtigsten Urkunden einer Stadt der Kirche anzuvertrauen. So wurden in einer verschlossenen Kiste in der Sakristei der Remigiuskirche, damals gelegen am Remigiusplatz, die der Stadt Bonn verwahrt. Dies ist bekannt, da in einer Anklageschrift von 1473 die Zerstörung dieser wichtigen Urkunden beschrieben wird.
1585 sowie 1698 wurde eine „Policey-Ordtnungh der Stadt Bonn“, die Verwaltungs- und Gemeindeordnung, erlassen. Diese geben an, dass sich das Archiv mittlerweile in Truhen und Schränken in einem Gewölbe des Rathauses befanden. Während des pfälzischen Erbfolgekrieges wurde das Rathaus samt der Unterlagen 1689 in Schutt und Asche gelegt, sodass viele Dokumente unwiederbringlich verloren gingen.
Im Laufe des 18. Jahrhunderts wurde der Archivbestand wieder aufgebaut. Neben städtischen Urkunden, Amtsbücher und Akten, lagerten nun auch Zweitausfertigungen von Zunfturkunden, aber auch Deposita wie z.B. Geld oder wertvolle Gegenstände dort. Im Oktober 1792 eroberten die französischen Rebellentruppen Mainz und rückten weiter nach Norden vor. Daraufhin wurden die städtischen Unterlagen zusammen mit dem Archiv des Kurfürstentums in Dorsten gelagert. Man entschied sich jedoch im Dezember 1792, schon wieder die Unterlagen nach Bonn zurückzuholen, unter anderem weil eine weitere Lagerung außerhalb sehr teuer war.
Mit der Besetzung der Franzosen ab Herbst 1794 änderte sich die Stadtverfassung. Bürgermeister und Stadtrat wurden ersetzt, das Archiv sollte neu geordnet werden, und 1798 wurden die Zivilstandsregister eingeführt, die heutigen Personenstandsurkunden. 1807 lag ein erstes Inventar vor, welches die vorhanden zwölf Schränke mit ihrem Inhalt aufzählte.
Anfang 1814 verließen die Franzosen Bonn. Nach dem Wiener Kongress 1815 ging Bonn an Preußen. Die nun preußische Bürgermeisterei Bonn, eine aus mehreren Gemeinden zusammengesetzte Verwaltungseinheit, wurde 1816 zum Landkreis Bonn im Regierungsbezirk Köln in der Rheinprovinz, Bonn wurde Kreisstadt und entwickelte sich enorm. Das Archiv wurde nun nach Preußischer Struktur aufgebaut, neben der Registratur wurden auch historische Dokumente archiviert. Durch Schenkungen und Ankäufe gelangten historische Pläne, Listen und Urkunden wieder in den Archivbestand.
1859 gab es vorerst die letzten Berichte über das Archiv, bevor es dann 1899 öffnete. Heute ist das Stadtarchiv im Stadthaus am Berliner Platz untergebracht. Aktuell wird die ehemalige Pestalozzischule als künftiger Standort des neuen Stadtarchivs umgebaut und um einen Archiv-Neubau erweitert. Die bauliche Fertigstellung ist für September 2025 und die Inbetriebnahme für Dezember 2025 vorgesehen.