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。
1908 年改称京师优级师范学堂，独立设校。
1912 年改名北京高等师范学校， 1923 年更名为北京师范大学， 成为中国历史上的第一所师范大学， 1931 年和 1952 年北京女子师范大学、辅仁大学先后 与北京师范大学合并。以李大钊、鲁迅、梁启超、钱玄同、吴承仕、黎锦熙、陈垣、黄现璠、侯外庐、范文澜、钟敬文、启功、白寿彝等为代表的一大批名师先后在这里教学。
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，京师大学堂优级师范科改名为京师优级师范学堂，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，开我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，卢沟桥事件发生，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。抗战胜利后，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，
1988年更名为西北师范大学。
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”。
