La historia del Archivo y la custodia de su documentación han seguido los traslados de la propia Diputación.
Ya desde mediados del s. XIX aparece la figura del Archivero con una especial relevancia dentro del escaso organigrama de la Diputación. Concretamente de 8 de Abril de 1859 data el primer Inventario del Archivo.
Dada la precariedad del edificio del antiguo convento franciscano, ya en 1882 se plantea la necesidad de uno nuevo para la propia Diputación. En 1904 se indicará al Arquitecto las dependencias que deberá tener el Palacio Provincial, entre las que se indica el Archivo y Biblioteca en planta baja.
En 1914 se inaugura el edificio de la Diputación Provincial que albergará el Archivo de la misma donde fue ocupando distintos locales, desde la planta baja a la planta de sótano.
El incendio del Palacio Provincial en 24 Diciembre de 1966 supuso la destrucción de importante documentación, pero hizo que se planteara la necesidad de su cuidado. Así pues en 1970 se procede a la contratación a tiempo parcial de una Archivera quien acometerá de forma sistemática la organización del Archivo que en gran medida permanece. De 1971 precisamente datan las primeras Relaciones de transferencia normalizadas, base del actual Inventario del Archivo de la Diputación.
Desde el 2003 se viene desarrollando un programa de reproducción de la documentación más relevante, tanto de la Diputación como de Archivos Municipales de la Provincia, con lo que actualmente se cuenta con un importante fondo microfilmado y/o digitalizado para salvaguarda de la documentación original y facilitar su consulta a investigadores y ciudadanos en general.
En la actualidad el Archivo de la Diputación está vinculado directamente a la Biblioteca "Tello Téllez de Meneses" de la Diputación Provincial de Palencia, cuyo personal comparte, dependiendo ambos del Departamento de Cultura.
Hasta el 2005 los depósitos estaban en los sótanos del mismo palacio Provincial, repartidos en varios locales, con una superficie total de 320 m2 que adolecía de graves deficiencias y escasez de espacio.
En 2006 se traslada al Castillo de Fuentes de Valdepero, a 6 Km. de la capital, rehabilitado con este fin.
En Pleno de 25 de octubre de 2006 se aprueba el Reglamento del Archivo.