西北师范大学的前身是1902年创立的京师大学堂师范馆，它开创了中国现代高等师范教育的先河。
1898年，清政府制定《京师大学堂章程》，规定京师大学堂分普通学与专门学两类，同时设师范斋和编译局等部门。以后历经“戊戌政变”、义和团运动、八国联军侵占北京等变故，京师大学堂屡遭摧残，以致停办。
1901年，清政府重建京师大学堂，先设速成科，下分“仕学馆”和“师范馆”。师范馆首先招生，于次年12月17日开学，校址设在景山东马神庙。
1904年，师范馆改为优级师范科。
1908年5月，京师大学堂师范馆改称京师优级师范学堂，校址迁往厂甸五城学堂，这是中国高等师范学校独立设校的开始。
1912年5月，京师优级师范学堂改为北京高等师范学校。
1920年，北京高师开办教育研究科，招收高师和专门学校的毕业生及大学三年级优秀学生，开中国高等学校通过考试招收研究生之先河。
1923年，又续办国文、英语、史地三部的研究科。
1923年，北京高师经教育部正式批准改为师范大学。始建于1908年的北京女高师亦于1925年改为北京女子师范大学。
1931年7月，北平师范大学与北平女子师范大学合并，定名国立北平师范大学，下设教育学院、文学院、理学院及研究院。
1937年7月，卢沟桥事变发生，日本侵略军占领北平，北平师范大学迁往西安，与国立北平大学、国立北洋工学院组成西安临时大学。
1938年春，西安临时大学迁至汉中，改名为国立西北联合大学，北平师大改为西北联大教育学院。同年8月，西北联合大学教育学院改为师范学院，并于次年改称为国立西北师范学院。
1940年，国立西北师院奉命迁往甘肃省兰州市。为减少损失和解决新校址房屋不足，从1941年起，老生在城固逐年毕业，新生在兰州招收。至1944年，西北师范学院全部搬迁兰州。
1941年，国立西北师范学院迁往甘肃兰州。抗日战争胜利后，部分师生返回北平复校，其余则留在了兰州。
1958年前，学校为教育部直属的全国6所重点高师院校之一。1958年划归甘肃省领导，改称甘肃师范大学。
1981年，复名为西北师范学院。
1981年11月，经国务院批准，学校成为全国首批博士和硕士学位授予单位。
1985年，教育部依托学校设立了教育部直属的、高等院校建制的“西北少数民族师资培训中心”，与学校实行“两块牌子、一套班子”两位一体的管理体制。
1987年，国务院又在学校建立了“藏族师资培训中心”。
1988年，更名为西北师范大学。
2012年，学校成为国家“中西部高校基础能力建设工程”院校之一。
2014年，学校入选“卓越教师培养计划”。
2018年11月，教育部公示第一批中华优秀传统文化传承基地名单，西北师范大学入选。
2019年12月13日，西北师范大学与陇南师范高等专科学校签署合作办学协议，共同成立建设初等教育学院，进行了“西北师范大学初等教育学院”授牌仪式。根据协议约定，双方将依托西北师范大学初等教育学院开展普通高等教育专升本学生培养工作，主要培养面向乡村振兴的幼儿园教师和全科类小学教师，并在学科专业建设、人才培养、科学研究、师资队伍建设等方面开展多方位合作。
2020年被列为甘肃省人民政府支持进入国家一流大学建设行列的省属高校。10月18日上午，西北师范大学市域社会治理研究院揭牌成立。
2021年9月，入选第二批国家语言文字推广基地拟入选单位名单。
2021年9月8日，成为教育部第二批人工智能助推教师队伍建设试点地区和高校。
2021年12月31日，西北师范大学举行“国家语言文字推广基地”暨“童语同音”计划项目启动仪式。
2022年5月，西北师范大学教育学部、教育科学学院、教师教育学院成立。
2023年10月10日，西北师范大学简牍学科交叉中心揭牌。11月18日，西北师范大学科学技术协会成立暨第一次代表大会举行，西北师范大学科普研究院同日揭牌。
1898年，清政府制定《京师大学堂章程》，规定京师大学堂分普通学与专门学两类，同时设师范斋和编译局等部门。以后历经“戊戌政变”、义和团运动、八国联军侵占北京等变故，京师大学堂屡遭摧残，以致停办。
1901年，清政府重建京师大学堂，先设速成科，下分“仕学馆”和“师范馆”。师范馆首先招生，于次年12月17日开学，校址设在景山东马神庙。
1904年，师范馆改为优级师范科。
1908年5月，京师大学堂师范馆改称京师优级师范学堂，校址迁往厂甸五城学堂，这是中国高等师范学校独立设校的开始。
1912年5月，京师优级师范学堂改为北京高等师范学校。
1920年，北京高师开办教育研究科，招收高师和专门学校的毕业生及大学三年级优秀学生，开中国高等学校通过考试招收研究生之先河。
1923年，又续办国文、英语、史地三部的研究科。
1923年，北京高师经教育部正式批准改为师范大学。始建于1908年的北京女高师亦于1925年改为北京女子师范大学。
1931年7月，北平师范大学与北平女子师范大学合并，定名国立北平师范大学，下设教育学院、文学院、理学院及研究院。
1937年7月，卢沟桥事变发生，日本侵略军占领北平，北平师范大学迁往西安，与国立北平大学、国立北洋工学院组成西安临时大学。
1938年春，西安临时大学迁至汉中，改名为国立西北联合大学，北平师大改为西北联大教育学院。同年8月，西北联合大学教育学院改为师范学院，并于次年改称为国立西北师范学院。
1940年，国立西北师院奉命迁往甘肃省兰州市。为减少损失和解决新校址房屋不足，从1941年起，老生在城固逐年毕业，新生在兰州招收。至1944年，西北师范学院全部搬迁兰州。
1941年，国立西北师范学院迁往甘肃兰州。抗日战争胜利后，部分师生返回北平复校，其余则留在了兰州。
1958年前，学校为教育部直属的全国6所重点高师院校之一。1958年划归甘肃省领导，改称甘肃师范大学。
1981年，复名为西北师范学院。
1981年11月，经国务院批准，学校成为全国首批博士和硕士学位授予单位。
1985年，教育部依托学校设立了教育部直属的、高等院校建制的“西北少数民族师资培训中心”，与学校实行“两块牌子、一套班子”两位一体的管理体制。
1987年，国务院又在学校建立了“藏族师资培训中心”。
1988年，更名为西北师范大学。
2012年，学校成为国家“中西部高校基础能力建设工程”院校之一。
2014年，学校入选“卓越教师培养计划”。
2018年11月，教育部公示第一批中华优秀传统文化传承基地名单，西北师范大学入选。
2019年12月13日，西北师范大学与陇南师范高等专科学校签署合作办学协议，共同成立建设初等教育学院，进行了“西北师范大学初等教育学院”授牌仪式。根据协议约定，双方将依托西北师范大学初等教育学院开展普通高等教育专升本学生培养工作，主要培养面向乡村振兴的幼儿园教师和全科类小学教师，并在学科专业建设、人才培养、科学研究、师资队伍建设等方面开展多方位合作。
2020年被列为甘肃省人民政府支持进入国家一流大学建设行列的省属高校。10月18日上午，西北师范大学市域社会治理研究院揭牌成立。
2021年9月，入选第二批国家语言文字推广基地拟入选单位名单。
2021年9月8日，成为教育部第二批人工智能助推教师队伍建设试点地区和高校。
2021年12月31日，西北师范大学举行“国家语言文字推广基地”暨“童语同音”计划项目启动仪式。
2022年5月，西北师范大学教育学部、教育科学学院、教师教育学院成立。
2023年10月10日，西北师范大学简牍学科交叉中心揭牌。11月18日，西北师范大学科学技术协会成立暨第一次代表大会举行，西北师范大学科普研究院同日揭牌。
