All'inizio del secolo XV risalgono i più antichi inventari conservati.
L'archivio sabaudo fu trasportato da Chambery a Torino dopo il 1559 a seguito della decisione di Emanuele Filiberto di trasferire la capitale dei suoi Stati.
Nel 1731 l'archivio fu riorganizzato e dotato di una sede appositamente costruita dal regio architetto Filippo Juvarra, in adiacenza con il palazzo reale.
Il nuovo sistema concentrava le carte prodotte da vari uffici, riordinandole per grandi "materie" per agevolare lo svolgimento delle principali funzioni della politica interna ed internazionale. Le regie costituzioni del 1723 consentivano l'accesso agli archivi ai sudditi che potessero motivare il loro interesse. Anche agli storici, e non solo a quelli di corte, furono concesse autorizzazioni a prendere visione di documenti.Con la concessione dello Statuto Albertino, i Regi a rchivi di corte si trasformarono in Archivio generale del regno di Sardegna e con l'unificazione nazionale divennero per breve tempo Archivio centrale del regno d'Italia. Dal 1874 l'archivio torinese assunse il ruolo di archivio regionale con il titolo di Sovrintendenza degli archivi piemontesi.
Il DPR 30 settembre 1963 n.1409 ne ha definito le competenze a livello provinciale.
L'Archivio di Stato di Torino è strutturato in due sedi: l'edificio dell'Archivio di Corte, costruito nel 1731 per accogliere i documenti dello Stato sabaudo, riveste un interesse particolare trovandosi ad essere uno dei più antichi esempi, nel mondo occidentale, di architettura progettata fin dall'origine come archivio di uno Stato moderno e come tale ancora oggi funzionante.
Dal 1925, una seconda sede (l'ospedale neoclassico del San Luigi), insieme a quella più antica, consente all'Archivio di Stato di Torino di continuare a svolgere le sue funzioni istituzionali di accoglienza, conservazione e comunicazione dei documenti.
La documentazione conservata copre in 70 Km di scaffalatura dodici secoli di storia dal 726 fino al secolo XX.
L'edificio settecentesco custodisce l'archivio di corte (costituito dalle carte della dinastia sabauda e dagli atti delle segreterie di Stato per gli Esteri e gli Interni), gli archivi di istituzioni ecclesiastiche e di antiche famiglie.
Il palazzo dell'antico ospedale San Luigi conserva invece la documentazione della Camera dei Conti (organo di controllo contabile con atti dall'età medievale), quella degli apparati finanziari, militari, giudiziari dello Stato pre-unitario e dell'amministrazione periferica dello Stato italiano dal 1861; importanti fondi notarili e catastali completano il panorama documentario.
Nelle due sedi sono presenti preziosi archivi cartografici. Si conservano altresì ricchi fondi bibliografici (sec. XVI-XX) tra i quali la parte politico-amministrativa dell'antica biblioteca ducale ed alcuni antichi codici miniati.