Archiwum w Sanoku jako Powiatowe Archiwum Państwowe w Sanoku zaczęto organizować pod koniec 1954 roku.
Zgodnie z ówczesnymi zasadami miało ono gromadzić zasób po roku 1918, a zasób wcześniejszy miał trafić do właściwego terytorialnie Wojewódzkiego Archiwum Państwowego. Teren Sanoka po II wojnie światowej był nadzorowany bezpośrednio przez powstałe wcześniej Powiatowe Archiwum Państwowe w Jaśle oraz przez Wojewódzkie Archiwum Państwowe w Rzeszowie z/s w Przemyślu. Ta sytuacja zmieniła się w 1958 roku i także powiatowe archiwa mogły gromadzić materiały starsze. Stąd do archiwum w Sanoku zaczęły trafiać materiały sprzed 1918 roku. Podporządkowanie Sanoka archiwum w Przemyślu zdecydowało jednak o arbitralnym przeniesieniu znacznej części najcenniejszego zasobu z tego terenu do Przemyśla. Pierwszym kierownikiem archiwum w Sanoku została Emilia Dubowska, ale już wkrótce stanowisko to objął Edward Zając (1931-2014), który rozpoczął bardzo aktywną działalność na rzecz powiększania zasobu archiwum, a jednocześnie był bardzo znanym propagatorem dziejów Ziemi Sanockiej. Po likwidacji powiatów archiwum w Sanoku zostało podporządkowane Wojewódzkiemu Archiwum Państwowemu w Rzeszowie i funkcjonowało jako ekspozytura. Stąd jego rola została wówczas ograniczona, a kadra podlegała częstej wymianie. Dopiero w latach osiemdziesiątych przywrócono pełną funkcjonalność Oddziału w Sanoku poprzez m.in. powierzenie spraw z zakresu nadzoru archiwalnego kierownikowi Oddziału. Pierwsza siedziba archiwum w Sanoku mieściła się w budynku sądu przy ulicy Kościuszki 5. W latach osiemdziesiątych przeniesiono została do dwóch budynków – na magazyn archiwalny adaptowano synagogę w Sanoku przy ul. Zamkowej 2, a biura Oddziału mieściły się przy Rynku 10. Oddział mieścił się w tych pomieszczeniach do końca 2010 r. kiedy to po adaptacji i rozbudowie budynku przeniesiono jego siedzibę na ulicę Sadową 32. W 2011 roku Oddział w Sanoku przejął zasób zlikwidowanego Oddziału w Skołyszynie.

Obecnie Oddział w Sanoku gromadzi materiały archiwalne z terenu powiatów bieszczadzkiego, brzozowskiego, jasielskiego, gorlickiego (do roku 1975), krośnieńskiego, leskiego i sanockiego. Jego zasób tworzą głównie materiały z okresu po II wojnie światowej.