หอจดหมายเหตุแห่งชาติเฉลิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช ได้จัดตั้งขึ้นในคราวโอกาสมหามงคลที่ทรงครองสิริราชสมบัติครบ ๕๐ ปี เมื่อปีพุทธศักราช ๒๕๓๙ โดยกระทรวงศึกษาธิการที่มีภารกิจหลักในด้านการศึกษา ศาสนา และศิลปวัฒนธรรม ตลอดจนการกำกับดูแลการดำเนินงานของกรมศิลปากรในขณะนั้น ได้มีแนวคิดที่จะรวบรวมเอกสารหลักฐาน ที่เกี่ยวเนื่องในพระราชประวัติ พระราชกรณียกิจของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวและพระบรมวงศานุวงศ์ มาจัดเก็บและอนุรักษ์ไว้เป็นมรดกทางวัฒนธรรมของชาติ เพื่อร่วมเฉลิมฉลองและสนองนโยบายของรัฐบาล จึงมอบหมายให้กรมศิลปากร จัดทำโครงการหอจดหมายเหตุแห่งชาติ(กาญจนาภิเษก) จังหวัดปทุมธานี ขึ้นเมื่อพุทธศักราช ๒๕๓๖ ภายหลังได้เปลี่ยนชื่อเป็นโครงการจัดตั้งหอจดหมายเหตุแห่งชาติเฉลิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดข เนื่องในโอกาสมหามงคลทรงครองสิริราชสมบัติครบ ๕๐ ปี

วันที่ ๒๐ ธันวาคม พุทธศักราช ๒๕๓๖ กระทรวงศึกษาธิการได้มีคำสั่งแต่งตั้งคณะทำงาน เตรียมการจัดตั้ง ให้มีหน้าที่รับผิคชอบกำหนดรายละเอียดโครงการ จัดหาสถานที่ก่อสร้าง ออกแบบอาคาร จัดทำงบประมาณ ประชาสัมพันธ์ และเพื่อให้การดำเนินโครงการเป็นระบบและมีประสิทธิภาพ

คณะทำงานได้รวบรวมข้อมูลการดำเนินงานโครงการ รวมทั้งแบบร่างอาคารจากกรมศิลปากรเสนอในที่ประชุม คณะกรรมการเตรียมงานเฉิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวเนื่องในโอกาสมหามงคลเสด็จเถลิงถวัลยราชสมบัติครบ ๕๐ ปีของกระทรวงศึกษาธิการ

          วันที่ ๗ กุมภาพันธ์ พุทธศักราช ๒๕๓๗ มีมติเห็นชอบโครงการ และแบบร่างที่กรมศิลปากรได้จัดทำขึ้น กระทรวงศึกษาธิการ จึงได้ทำหนังสือถึงราชเลขาธิการเพื่อขอรับพระราชทานพระบรมราชวินิจฉัย ราชเลขาธิการได้มีหนังสือ ถึงรัฐมนตรีว่าการกระทรวงคมนาคม กระทรวงมหาดไทย กระทรวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม ขอความร่วมมือให้พิจารณาในเรื่องที่เกี่ยวข้อง อาทิ เส้นทางคมนาคม ไฟฟ้า น้ำประปา การบำบัดน้ำเสีย เพื่อประกอบการพิจารณาก่อนนำความขึ้นกราบบังคมทูล และได้ให้คำแนะนำว่าโครงการนี่เป็นโครงการสำคัญ ควรให้เป็นงานของชาติ ซึ่งจะทำให้ได้รับความร่วมมือจากหลายฝ่าย ควรให้นายกรัฐมนตรีเป็นผู้เข้าเฝ้ารับพระราชกระแสในขั้นต้นก่อน

          วันที่ ๒๙ พฤศจิกายน พุทธศักราช ๒๕๓๗ กระทรวงศึกษาธิการ ได้นำโครงการเสนอเข้าสู่วาระการประชุมของคณะรัฐมนตรี และมีมติอนุมัติการแต่งตั้งคณะกรรมการอำนวยการจัดตั้งหอจดหมายเหตุแห่งชาติเฉลิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช โดยมีนายชวน หลีกภัย นายกรัฐมนตรี เป็นประธานกรรมการ นายสมคิด จาติกวณิชย์ อธิบดีกรมศิลปากร เป็นกรรมการและเลขานุการ รวมทั้งผู้แทนจากหน่วยงานราชการต่างๆ และผู้ทรงคุณวุฒิที่เกี่ยวข้องเป็นกรรมการ รวม ๒๗ คน มีหน้าที่ดำเนินการจัดทำแผนและโครงการจัดตั้งหอจดหมายเหตุแห่งชาติเฉลิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดชในโอกาสมหามงคลเสด็จเถลิงถวัลยราชสมบัติครบ ๕๐ ปี พิจารณางบประมาณและจัดตั้งกองทุนอำนวยการให้การดำเนินงานหอจดหมายเหตุแห่งชาติเฉลิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช เป็นไปด้วยความเรียบร้อยและเสร็จสิ้นสมบูรณ์ ต่อมากระทรวงศึกษาธิการได้มีหนังสือกราบบังคมทูลพระกรุณาขอพระราชทานบรมราชานุญาตใช้ชื่ออาคารว่า หอจดหมายเหตุแห่งชาติเฉลิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช และขอพระราชทานอัญเชิญเสด็จพระราชดำเนินไปทรงวางศิลาฤกษ์

วันที่ ๗ กรกฎาคม พุทธศักราช ๒๕๔๐ พระราชทานพระบรมราชานุญาตให้ใช้ชื่ออาคารว่า หอจดหมายเหตุแห่งชาติเฉลิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช

วันที่ ๓๐ กรกฎาคม พุทธศักราช ๒๕๔๐ ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อมให้สมเด็จพระบรมโอรสาธิราชฯ สยามมกุฎราชกุมารเสด็จพระราชดำเนินแทนพระองค์ทรงประกอบพิธีวางศิลาฤกษ์และสามารถเปิดให้บริการในเบื้องต้นแกผู้ใช้บริการได้เมื่อปีพุทธศักราช ๒๕๔๒

พุทธศักราช ๒๕๔๘ นายอนุรักษ์ จุรีมาศ รัฐมนตรีว่าการกระทรวงวัฒนธรรม เห็นว่าควรให้การดำเนินงานโครงการจัดตั้งหอจดหมายเหตุแห่งชาติเฉลิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช แล้วเสร็จตามแผนแม่บท พร้อมให้บริการแก่ประชาชนอย่างสมบูรณ์ จึงได้นำโครงการเข้าสู่ที่ประชุมคณะรัฐมนตรีเพื่อของบประมาณดำเนินการให้แล้วเสร็จทั้งโครงการ และร่วมเฉลิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว เนื่องในโอกาสมหามงคลเฉลิมพระชนมพรรษา ๘๐ พรรษาคณะรัฐมนตรีได้ให้ความเห็นชอบอนุมัติงบประมาณในส่วนที่ยังไม่ได้ดำเนินการทั้งหมด ทำให้โครงการแล้วเสร็จทั้งหมด เมื่อพุทธศักราช ๒๕๕๒

วันที่ ๑๗ พฤษภาคม พุทธศักราช ๒๕๕๓ ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯให้สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา สยามบรมราชกุมารีเสด็จพระราชดำเนินแทนพระองค์ทรงเปิดอาคารหอจดหมายเหตุแห่งชาติเฉลิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช