El Archivo de la Real Chancillería de Valladolid, tal y como lo conocemos hoy, es el resultado de más de 500 años de historia a lo largo de los cuales se han ido transformando tanto su carácter como sus fines. Dentro de su historia podemos distinguir tres grandes etapas: el archivo judicial (1489 – 1834), el “archivo viejo” (1834 – 1906) y el archivo histórico (de 1906 en adelante).
Los orígenes del "Archivo judicial" tienen sus raíces en la Real Audiencia y Chancillería creada por Enrique II en las Corte de Toro de 1371, y que fue un organismo que se erigió como el más alto tribunal de Justicia de la Corona de Castilla durante buena parte de la Edad Media y toda la Edad Moderna.
Fue en el año 1489 cuando los Reyes Católicos deciden, mediante las Ordenanzas de Medina del Campo, reorganizar el Tribunal de la Real Audiencia y Chancillería, creando además su archivo. Un archivo y tribunal cuya jurisdicción quedaría limitada a los territorios situados al norte del río Tajo debido a la creación de una segunda Chancillería en Ciudad Real, que en 1505 se trasladaría a Granada.
La disolución de la Real Chancillería de Valladolid en 1834 y su sustitución por la Audiencia Territorial de Valladolid marcan una segunda etapa en la historia del Archivo. Es una etapa en la que la recién instituida Audiencia Territorial de Valladolid irá creando su propio archivo, por lo tanto, el de la Real Chancillería pasaría a ser conocido como el “Archivo viejo”.
Esta fue una época oscura para la documentación antigua, debido a que se produjeron constantes pérdidas de documentación, ya fuera por robos, dejadez de funciones o acciones específicamente destinadas a ello. Por ejemplo, la "Junta de Archivos", nombrada entre los años 1854 y 1858 para el arreglo del Archivo de la Audiencia y el expurgo de los fondos inútiles, fue responsable de la eliminación de la mayor parte de la documentación de las antiguas Salas del Crimen, así como de la desorganización de lo poco que se conservó de esa documentación.
Es a partir de 1906 en adelante cuando inicia su etapa como "Archivo histórico", al ser entregado el Archivo al Cuerpo Facultativo de Archiveros del Estado y naciendo con ello el archivo como institución dedicada a la conservación y a la difusión del patrimonio documental. Esta etapa es en la que actualmente se encuentra el Archivo y tiene como objetivos principales identificar y organizar la documentación, describir los documentos y darles difusión, servir y atender las demandas de los distintos usuarios y, por supuesto, conservar la documentación.