ประวัติศาสตร์
จากหลักฐานทางประวัติศาสตร์และโบราณคดีพบว่า บริเวณพื้นที่ที่เป็นจังหวัดอุดรธานีในปัจจุบัน เคยเป็นถิ่นที่อยู่ของมนุษย์มาตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์ประมาณ 5,000-7,000 ปี จากหลักฐานการค้นพบที่บ้านเชียง อำเภอหนองหานและภาพเขียนสีบนผนังถ้ำที่อำเภอบ้านผือ เป็นสิ่งที่แสดงให้เห็นเป็นอย่างดีจนเป็นที่ยอมรับนับถือในวงการศึกษาประวัติศาสตร์และโบราณคดีระหว่างประเทศว่า ชุมชนที่เป็นถิ่นที่อยู่ของมนุษย์ก่อนประวัติศาสตร์ที่จังหวัดอุดรธานี มีอารยธรรมความเจริญในระดับสูง และอาจถ่ายทอดความเจริญนี้ไปสู่ประเทศจีนก็อาจเป็นได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเครื่องปั้นดินเผาสีลายเส้นที่บ้านเชียงนั้นสันนิษฐานว่าอาจเป็นเครื่องปั้นดินเผาสีลายเส้นที่เก่าที่สุดของโลก
หลังจากยุคความเจริญที่บ้านเชียงแล้ว พื้นที่ที่เป็นจังหวัดอุดรธานีก็ยังคงเป็นที่อยู่อาศัยของมนุษย์สืบต่อมาอีกจนกระทั่งสมัยประวัติศาสตร์ของประเทศไทย นับตั้งแต่สมัยทวารวดี (พ.ศ. 1200-1600) สมัยลพบุรี (พ.ศ. 1200-1800) และสมัยกรุงสุโขทัย (พ.ศ. 1800-2000) จากหลักฐานที่พบคือใบเสมาสมัยทวารวดีลพบุรี และภาพเขียนปูนบนผนังโบสถ์ที่ปรักหักพังบริเวณทิวเขาภูพาน ใกล้วัดพระพุทธบาทบัวบก อำเภอบ้านผือ แต่ทั้งนี้ยังไม่ปรากฏหลักฐานชื่ออุดรธานีปรากฏในประวัติศาสตร์แต่อย่างใด
ต่อมาในสมัยกรุงศรีอยุธยาเป็นราชธานี พื้นที่ที่เป็นจังหวัดอุดรธานีปรากฏในประวัติศาสตร์เมื่อราวปีจอ พ.ศ. 2117 พระเจ้ากรุงหงสาวดีได้ทรงเกณฑ์ทัพไทยให้ไปช่วยตีกรุงศรีสัตนาคนหุต (เวียงจันทน์) โดยให้สมเด็จพระมหาธรรมราชากับสมเด็จพระนเรศวรมหาราชยกทัพไปช่วยรบ แต่เมื่อกองทัพไทยมาถึงเมืองหนองบัวลำภูซึ่งเป็นเมืองหน้าด่านของเมืองเวียงจันทน์ สมเด็จพระนเรศวรมหาราชประชวรด้วยไข้ทรพิษจึงยกทัพกลับไม่ต้องรบพุ่งกับเวียงจันทน์ และที่เมืองหนองบัวลำภูนี่เองสันนิษฐานว่าเคยเป็นเมืองที่มีความเจริญมาตั้งแต่สมัยขอมเรืองอำนาจ
ในสมัยกรุงรัตนโกสินทร์เป็นราชธานีนั้น จังหวัดอุดรธานีได้เกี่ยวข้องกับการศึกสงคราม กล่าวคือในระหว่างปี พ.ศ. 2369-2371 ได้เกิดกบฏเจ้าอนุวงศ์ยกทัพเข้ามายึดเมืองนครราชสีมา ซึ่งมีผู้นำคือ คุณหญิงโม (ท้าวสุรนารี) กองทัพเจ้าอนุวงศ์ได้ถอยทัพมาตั้งรับที่เมืองหนองบัวลำภู และได้ต่อสู้กับกองทัพไทยและชาวเมืองหนองบัวลำภูจนทัพเจ้าอนุวงศ์แตกพ่ายไป กระทั่งในปลายรัชสมัยสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ประมาณปี พ.ศ. 2411 ได้เกิดความวุ่นวายขึ้นในมณฑลอุดรธานี เนื่องมาจากพวกฮ่อซึ่งกองทัพไทยได้ยกขึ้นไปปราบปรามจนสงบได้ชั่วคราว
พระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้าทองกองก้อนใหญ่ กรมหมื่นประจักษ์ศิลปาคม
ในปี พ.ศ. 2428 รัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว พวกฮ่อได้รวมตัวก่อการร้ายกำเริบเสิบสานขึ้นอีกในมณฑลอุดรธานีและฝั่งซ้ายแม่น้ำโขง และมีท่าทีจะรุนแรง พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดเกล้าฯ ให้พระเจ้าบรมวงศ์เธอ พระองค์เจ้าทองกองก้อนใหญ่ กรมหมื่นประจักษ์ศิลปาคม เป็นแม่ทัพใหญ่ฝ่ายใต้ และเจ้าหมื่นไวยวรนาถเป็นแม่ทัพใหญ่ฝ่ายเหนือ ไปทำการปราบปรามพวกฮ่อ ในเวลานั้นเมืองอุดรธานีก็ยังไม่ปรากฏชื่อ เพียงแต่ปรากฏชื่อ "บ้านหมากแข้ง" หรือ "บ้านเดื่อหมากแข้ง" สังกัดเมืองหนองคายขึ้นการปกครองกับมณฑลอุดรธานี และกรมหมื่นประจักษ์ศิลปาคมแม่ทัพใหญ่ฝ่ายใต้ได้เดินทัพผ่านบ้านหมากแข้งไปทำการปราบปรามพวกฮ่อจนสงบ
ภายหลังการปราบปรามฮ่อสงบแล้ว ไทยมีกรณีพิพาทกับฝรั่งเศส เนื่องจากฝรั่งเศลต้องการลาว เขมร และญวนเป็นอาณานิคม เรียกว่า "กรณีพิพาท ร.ศ. 112 (พ.ศ. 2436)" ด้วยพระปรีชาญาณของพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวที่ทรงยอมเสียสละส่วนน้อยเพื่อรักษาประเทศไว้ จึงทรงสละดินแดนฝั่งซ้ายแม่น้ำโขงให้แก่ฝรั่งเศส และตามสนธิสัญญาที่ทำขึ้นระหว่าง 2 ประเทศ มีเงื่อนไขห้ามประเทศสยามตั้งกองทหารและป้อมปราการอยู่ในรัศมี 25 กิโลเมตรของฝั่งแม่น้ำโขง
ดังนั้น หน่วยทหารไทยที่ตั้งประจำอยู่ที่เมืองหนองคาย อันเป็นเมืองศูนย์กลางของหัวเมืองหรือมณฑลอุดรธานี ซึ่งมีกรมหมื่นประจักษ์ศิลปาคมเป็นข้าหลวงใหญ่สำเร็จราชการ จำต้องอพยพเคลื่อนย้ายลึกเข้ามาจนถึงหมู่บ้านแห่งหนึ่งชื่อบ้านเดื่อหมากแข้ง (ซึ่งเป็นที่ตั้งจังหวัดอุดรธานีปัจจุบัน) ห่างจากฝั่งแม่น้ำโขงกว่า 50 กิโลเมตร เมื่อทรงพิจารณาเห็นว่าหมู่บ้านแห่งนี้มีชัยภูมิเหมาะสม เพราะมีแหล่งน้ำดี เช่น หนองนาเกลือ (หนองประจักษ์ปัจจุบัน) และหนองน้ำอีกหลายแห่งรวมทั้งห้วยหมากแข้งซึ่งเป็นลำห้วยน้ำใสไหลเย็น กรมหมื่นประจักษ์ศิลปาคมทรงบัญชาให้ตั้งศูนย์มณฑลอุดรธานี และตั้งกองทหารขึ้น ณ หมู่บ้านเดื่อหมากแข้ง จึงพอเห็นได้ว่าเมืองอุดรธานีได้อุบัติขึ้นโดยบังเอิญเพราะเหตุผลทางด้านความมั่นคงและการเมืองระหว่างประเทศ อีกทั้งเหตุผลทางการค้า การคมนาคมในอดีต
อย่างไรก็ตามคำว่า "อุดร" มาปรากฏในชื่อเมืองเมื่อประมาณปี พ.ศ. 2450 (พิธีตั้งเมืองอุดรธานี 1 เมษายน ร.ศ. 127 พ.ศ. 2450 โดยพระยาศรีสุริยราช วรานุวัตร "โพธิ์ เนติโพธิ์") พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวได้มีกระแสพระบรมราชโองการให้จัดตั้งเมืองอุดรธานีขึ้นที่บ้านหมากแข้ง เป็นศูนย์กลางของมณฑลอุดร ครอบคลุม จังหวัด อุดรธานี ขอนแก่น หนองคาย เลย หนองบัวลำภู บึงกาฬ สกลนคร นครพนม มุกดาหารในสมัยนั้น หลังการเปลี่ยนแปลงการปกครองจากระบอบสมบูรณาญาสิทธิราชมาเป็นระบอบประชาธิปไตย เมื่อวันที่ 21 มิถุนายน พ.ศ. 2475 แล้วได้มีการปรับปรุงระเบียบการบริหารราชการแผ่นดิน ยกเลิกการปกครองในระบบมณฑลในส่วนภูมิภาคยังคงเหลือเฉพาะจังหวัดและอำเภอเท่านั้นมณฑลอุดรจึงถูกยุบเลิกไปเหลือเพียงจังหวัด "อุดรธานี" เท่านั้น อย่างไรก็ตามอุดรธานียังคงมีหน่วยงานราชการด้านการปกครองของกระทรวงต่าง ๆ ที่จัดตั้งในส่วนภูมิภาคที่แสดงเค้าโครงของศูนย์กลางการปกครองในพื้นที่อิสานตอนบน เช่น สำนักบริหารการทะเบียนราษ ภาค 4 คลังเขต 4 สรรพสามิตเขต 4 ศาล ตำรวจภูธรเขต 4 เป็นต้น
การปกครองแบ่งออกเป็น 20 อำเภอ 155 ตำบล 1,862 หมู่บ้าน อำเภอ
อำเภอเมืองอุดรธานี
อำเภอกุดจับ
อำเภอหนองวัวซอ
อำเภอกุมภวาปี
อำเภอโนนสะอาด
อำเภอหนองหาน
อำเภอทุ่งฝน
อำเภอไชยวาน
อำเภอศรีธาตุ
อำเภอวังสามหมอ
อำเภอบ้านดุง
อำเภอบ้านผือ
อำเภอน้ำโสม
อำเภอเพ็ญ
อำเภอสร้างคอม
อำเภอหนองแสง
อำเภอนายูง
อำเภอพิบูลย์รักษ์
อำเภอกู่แก้ว
อำเภอประจักษ์ศิลปาคม
