Sebelum kedatangan suku-suku dari Sarawak dan pendatang dari luar pulau, Kalimantan Timur memiliki beberapa kerajaan seperti Kerajaan Kutai, Kesultanan Kutai Kartanegara ing Martadipura, Kesultanan Pasir, dan Kesultanan Bulungan. Wilayah ini juga merupakan bagian dari wilayah taklukan Kesultanan Banjar sejak zaman Hindu menurut Hikayat Banjar.
Sesuai traktat 1 Januari 1817, Sultan Sulaiman dari Banjar menyerahkan Kalimantan Timur, Kalimatan Tengah, sebagian Kalimantan Barat dan sebagian Kalimantan Selatan (termasuk Banjarmasin) kepada Hindia-Belanda. Pada tanggal 4 Mei 1826, Sultan Adam al-Watsiq Billah dari Banjar menegaskan kembali penyerahan wilayah Kalimantan Timur, Kalimantan Tengah, sebagian Kalimantan Barat dan sebagian Kalimantan Selatan kepada pemerintahan kolonial Hindia Belanda. Pada tahun 1846, Belanda mulai menempatkan Asisten Residen di Samarinda untuk wilayah Borneo Timur (sekarang provinsi Kalimantan Timur dan bagian timur Kalimantan Selatan) bernama H. Von Dewall. Provinsi Kalimantan Timur selain sebagai kesatuan administrasi, juga sebagai kesatuan ekologis dan historis. Kalimantan Timur sebagai wilayah administrasi dibentuk berdasarkan Undang-undang Nomor 25 Tahun 1956 dengan gubernurnya yang pertama adalah APT Pranoto. Sebelumnya Kalimantan Timur merupakan salah satu karesidenan dari Provinsi Kalimantan. Sesuai dengan aspirasi rakyat, sejak tahun 1956 wilayahnya dimekarkan menjadi tiga provinsi, yaitu Kalimantan Timur, Kalimantan Selatan dan Kalimantan Barat.
Lembaran Negara No.72 Tahun 1959 terdiri atas :
Berdasarkan pada Peraturan Pemerintah nomor 8 tahun 2002, maka Kabupaten Pasir mengalami pemekaran dan pemekarannya bernama Kabupaten Penajam Paser Utara. Pada tanggal 17 Juli 2007, DPR RI sepakat menyetujui berdirinya Tana Tidung sebagai kabupaten baru di Kalimantan Timur, maka jumlah keseluruhan Kabupaten/Kota di Kalimantan Timur menjadi 14 wilayah. Pada tahun yang sama, nama Kabupaten Pasir berubah menjadi Kabupaten Paser berdasarkan PP No. 49 Tahun 2007. Tahun 2012, giliran Provinsi Kalimantan Timur yang dimekarkan dan melahirkan Provinsi Kalimantan utara (UU No.20 Tahun 2012). Lima Kota/Kabupaten bergabung ke dalam Provinsi Kaliamantan Utara, yitu Kota Tarakan, Kabuapten Nunukan,Kabuapten Malinau, Kabupaten Tana Tidung dan Kabuapten Bulungan. Hingga jumlah kota/kabupaten yang tergabung dalam Provinsi Kalimantan Timur berkurang dari 14 kota/kabupaten menjadi 9 kota/kabuapten. Tahun 2013, wilayah Kabupaten Kutai Barat dimekarkan dan melahirkan Kabupaten termuda dikaltim, yaitu Kabupaten Mahakam Ulu, yang mengenapkan dalam Provinsi Kalimantan Timur menjadi 10 Kota/Kabuapten.
Aroel mandang