Budování okresních archivů na území našeho současného okresu začalo počátkem padesátých let minulého století. Vládní nařízení z roku 1954 dalo právní podklad pro jejich existenci. Tehdy bylo území dnešního okresu rozděleno na okresy čtyři: Žďár nad Sázavou, Bystřice nad Pernštejnem, Velké Meziříčí a Velká Bíteš. Dosavadní tradiční archivy měst, městeček a obcí sloužily jako správní zařízení, která se změnila zásluhou všeobecného zájmu o historii v oddělení muzeí. Muzea vyvíjela tuto činnost již od počátku 20. století a spravovala zejména archiválie měst, cechů či některých význačných spolků.
Nejstarší okresní archivy vznikly ve Žďáru nad Sázavou a ve Velkém Meziříčí. Ve Žďáru nad Sázavou byl okresní archivář jmenován v roce 1950 a z počátku vykonával funkci při svém zaměstnání. Prvním archivářem se stal Metoděj Zemek, který mimo své zaměstnání v zemědělsko-lesnickém archivu vykonával i dozor nad skartacemi ve městech a obcích a v zemědělsko-lesnickém archivu ve Žďáru nad Sázavou soustředil archiválie města Žďáru nad Sázavou a některých okolních obcí. Po odchodu dr. Zemka byl od 1. července 1953 jmenován okresním archivářem Miloš Kreps. Také on svoji funkci vykonával při svém zaměstnání profesora jedenáctileté střední školy. Podařilo se mu získat pro archiv místnosti na Místním národním výboru v Novém Městě na Moravě, kam soustředil z Horáckého muzea novoměstský archiv města a okolních obcí. V červnu 1956 nastoupil na plný úvazek Jiří Petrlík, pro archiv byly získány místnosti na žďárském zámku a začalo postupné budování žďárského okresního archivu.
Obdobná situace byla ve Velkém Meziříčí. Zde se okresní archiv vyvinul z bývalého krajinského archivu jeho osamostatněním od muzea. V roce 1950 byl archiv z dosavadních stísněných prostor přestěhován na zámek. Okresním archivářem byl jmenován v roce 1952 Karel Janíček, který vedl muzejní archiv již v období předmnichovské republiky. Vykonával také dozor nad obecními archivy v okolí.
V Bystřici nad Pernštejnem bylo místo archiváře obsazeno 1. října 1955, archivářem na poloviční úvazek se stal Julius Šváb. Ve Velké Bíteši byl okresní archiv zřízen v roce 1958. U jeho zrodu stál Jaromír Kotík, který získal prostory, oddělil městský archiv od muzejních sbírek a soustředil městské a školní dokumenty.
Závažnou změnou nejen pro archivnictví se stala územní reorganizace státu provedená k 1. červenci 1960, kdy došlo ke zrušení dosavadních malých okresů. Všechny dosavadní okresní archivy byly zrušeny a vznikl okresní archiv ve své nové podobě. Ředitelem žďárského okresního archivu v nových výrazně rozšířených hranicích se stal Jiří Petrlík, který v této funkci působil až do roku 1988. Zrušené archivy v Bystřici nad Pernštejnem, Velkém Meziříčí a Velké Bíteši fungovaly zprvu jako pobočky. Na počátku tehdejší archivní pětiletky v roce 1961 vykazoval archiv 890 archivních souborů v rozsahu 1 411 bm (běžných metrů).
V letech 1962–1963 byla zrušena pobočka v Bystřici nad Pernštejnem. Pobočka ve Velké Bíteši se od roku 1968 proměnila v personálně neobsazený a od 1. října 1985 v personálně obsazený depozitář (1985–2000 Jaromír Kotík, 1994–2012 Martin Štindl). Na zámku ve Velkém Meziříčí pracovala pobočka pod vedením Jaromíra Kotíka (1961–1967) a poté Libora Pišína až do roku 1982, kdy byla přeměněna na depozitář.
Změny po listopadu 1989 výrazně napomohly zlepšení materiálního zajištění archivu. Na nich se výrazně podílela tehdejší ředitelka archivu Zora Prokešová (Černá). V létě 1991 byla znovuobnovena činnost velkomeziříčské pobočky. Pro ni byly nalezeny nové prostory v budově Agropodniku Velké Meziříčí v Třebíčské ulici. Pobočku vedla v letech 1991–1992 Emílie Pavlisová a poté až dosud Martin Štindl. I žďárská centrála archivu, která sídlila ve stísněných a nevyhovujících prostorách zámku ve Žďáru nad Sázavou (nyní zámek dr. Kinského), se dočkala v roce 1994 nové a moderní budovy. Stala se jí zrekonstruovaná původně správní budova okresního podniku služeb v ulici U Malého lesa. Depozitář ve Velké Bíteši byl zrušen v roce 2012. Do dnešní doby byl ponechán jen depozitář v Doubravníku.
V roce 1990 se tehdejší zřizovatel archivu – Okresní národní výbor Žďár nad Sázavou – přeměnil v Okresní úřad Žďár nad Sázavou. Okresní úřady ukončily svou činnost v rámci správní reformy v roce 2002. Od té doby je Státní okresní archiv Žďár nad Sázavou součástí Moravského zemského archivu v Brně. Po odchodu jeho ředitelky Zory Černé na konci roku 2015 do důchodu se následujícího roku stal jeho ředitelem Vít Křesadlo. Ke konci roku 2023 bylo v našem okresním archivu uloženo a evidováno 2 381 archivních souborů v celkovém rozsahu 4 193,13 bm.