ราชการสถิติของประเทศไทย ได้กำเนิดขึ้นเมื่อวันที่ ๑ เมษายน ๒๔๕๘ โดยพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯให้ตั้ง “กรมสถิติพยากรณ์” ขึ้นในกระทรวงพระคลังมหาสมบัติ ตามประกาศในราชกิจจานุเบกษา เล่ม ๓๑ วันที่ ๑๔ มีนาคม ๒๔๕๗ โดยมีเสด็จในกรมกรมหมื่นพิทยาลงกรณ์ ทรงดำรงตำแหน่งอธิบดี ทำหน้าที่รวบรวมหัวข้อ ทะเบียน และรายงานของกระทรวง ทบวง กรม เพื่อประโยชน์ในการวิเคราะห์ พยากรณ์ภาวการณ์ต่างๆ ล่วงหน้า โดยมีผู้เชี่ยวชาญจากต่างประเทศเป็นที่ปรึกษา หลังจากนั้น กรมสถิติพยากรณ์ได้มีการเปลี่ยนแปลงสถานภาพ และสังกัดอีกหลายครั้งหลายหน แต่การปฏิบัติราชการสถิติยังคงดำเนินการอย่างต่อเนื่องต่อไปโดยมิได้หยุด ยั้ง เรื่องต่างๆ ได้ถูกลำดับตามช่วงเวลาและขั้นตอนที่สำคัญๆ ซึ่งควรแก่การจารึกไว้เป็นประวัติศาสตร์ ของหน่วยงานดังนี้คือ

เดือนกันยายน ๒๔๕๘ พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงพระราชดำริ เห็นสมควรขยายขอบเขตหน้าที่ การปฏิบัติงาน ของกรมสถิติพยากรณ์ไปทางด้านพาณิชย์ด้วย จึงได้ทรงโปรดเกล้าฯ ให้เปลี่ยนชื่อเป็น “กรมพาณิชย์และสถิติพยากรณ์” แต่ยังคงสังกัดอยู่ใน กระทรวงพระคลังมหาสมบัติ โดยได้มีการขยายงานเก็บรวบรวมข้อมูลสถิติสาขาต่างๆ และได้จัดพิมพ์หนังสือสถิติรายงาน ประจำปี พ.ศ. ๒๔๕๙ (Statistical Yearbook) ออกเผยแพร่ เป็นเล่มแรกของประเทศไทย ซึ่งจัดพิมพ์เป็นภาษาอังกฤษ

เดือนสิงหาคม ๒๔๖๓ ได้มีการยกฐานะ กรมพาณิชย์และสถิติพยากรณ์ ขึ้นเป็น “กระทรวงพาณิชย์” งานสถิติที่สังกัดอยู่ในกระทรวงนี้มีฐานะเป็นกรม และมีชื่อว่า “กรมสถิติพยากรณ์และสาธารณะ” ต่อมาในเดือนกรกฎาคม ๒๔๖๔ ได้โอนกรมสถิติพยากรณ์สาธารณะ มาสังกัดกรมบัญชาการ กระทรวงพระคลังมหาสมบัติ มีชาวต่างประเทศเป็นหัวหน้าหน่วยงาน โดยที่ยังทำหน้าที่เก็บรวบรวมข้อมูลจากหน่วยงานต่างๆ และยังคงพิมพ์รายงานประจำปีออกเผยแพร่ ในปี พ.ศ. ๒๔๗๐ หัวหน้าหน่วยงานซึ่งเป็นชาวต่างประเทศ ได้เดินทางกลับไป หม่อมเจ้าอธิพรพงศ์ เกษมศรี ทรงเข้ารับหน้าที่เป็นหัวหน้าหน่วยงานแทน และทรงได้รับแต่งตั้งดำรงตำแหน่งปลัดกรม ในเดือนพฤษภาคม ๒๔๗๖ ได้มีการโอน กรมสถิติพยากรณ์สาธารณะ ไปสังกัดอยู่กับกรมพาณิชย์ กระทรวงเศรษฐการ และลดฐานะเป็น “กองสถิติพยากรณ์” โดยมีหม่อมเจ้าอธิพรพงศ์ เกษมศรี ทรงดำรงตำแหน่งหัวหน้ากอง และได้เปลี่ยนชื่อเป็น “กองประมวลสถิติพยากรณ์” เมื่อเดือนตุลาคม ๒๔๗๘ จากนั้น ได้ย้ายสังกัดขึ้นกับกรมเลขาธิการคณะรัฐมนตรี โดยหม่อมเจ้าอธิพรพงศ์ เกษมศรี ยังทรงดำรงตำแหน่งหัวหน้ากอง และได้ทำหน้าที่เป็นหน่วยงานกลาง สำหรับการให้บริการข้อมูลสถิติ ในปี พ.ศ. ๒๔๗๙ ได้มีพระราชบัญญัติว่าด้วยการสถิติ ออกใช้ในประเทศไทยเป็นครั้งแรก เรียกว่า “พระราชบัญญัติการสถิติพยากรณ์ พุทธศักราช ๒๔๗๙” ซึ่งได้กำหนดหน้าที่ในการบริหารราชการสถิติของประเทศ และหน้าที่ของประชาชน ที่พึงปฏิบัติตาม พ.ร.บ. นี้ ต่อมาในเดือนพฤษภาคม ๒๔๘๕ ได้โอนกองประมวลผลสถิติพยากรณ์ ไปสังกัดกรมการสนเทศ กระทรวงพาณิชย์ และในเดือนพฤษภาคม ๒๔๘๖ ได้โอนกองประมวลสถิติพยากรณ์ กลับมาสังกัดกรมเลขาธิการคณะรัฐมนตรี สำนักนายกรัฐมนตรีตามเดิม ในระยะนี้มีผู้ต้องการใช้ข้อมูลสถิติเพิ่มมากขึ้น และความต้องการใช้สถิติใหม่ๆ ก็เพิ่มขึ้นด้วย จึงได้มีการพิจารณาปรับปรุงจัดวางมาตรฐานในการบริหารงานสถิติ เพื่อให้ส่วนราชการต่างๆ ที่มีงานสถิติได้ใช้ร่วมกัน จึงได้มีการบัญญัติศัพท์สถิติขึ้นใช้เป็นครั้งแรก ในเดือนกุมภาพันธ์ ๒๔๙๓ ได้มีการโอนกองประมวลสถิติพยากรณ์ ไปสังกัดสภาเศรษฐกิจแห่งชาติ ซึ่งในขณะนั้น เป็นทบวงการเมืองอิสระ มีฐานะเทียบเท่ากรม กองประมวลสถิติพยากรณ์ภายใต้สังกัดใหม่  ได้ขยายงาน และ ได้จัดทำงานสถิติที่สำคัญร่วมกับกระทรวงเกษตราธิการ คือ จัดทำสำมะโนเกษตรทั่วราชอาณาจักรขึ้นเป็นครั้งแรก ในเดือนพฤศจิกายน ๒๔๙๓

ต่อมาได้มีการจัดตั้ง “สำนักงานสถิติกลาง (Central Statistical Office)” ขึ้นในสภาเศรษฐกิจแห่งชาติ เมื่อเดือนธันวาคม ๒๔๙๓ โดยมีหม่อมเจ้าอธิพรพงศ์ เกษมศรี เป็นผู้อำนวยการสำนักงานสถิติกลางคนแรก ในช่วงนี้ได้พัฒนาและขยายงานสถิติออกไปอย่างกว้างขวางยิ่งกว่าเดิม และได้มีการนำเครื่องจักรกล มาใช้ในการประมวลผลข้อมูลสถิติ ในปี พ.ศ. ๒๔๙๔ เพื่อใช้ในการประมวลผลข้อมูล งานสำมะโนเกษตร หลังจากนั้นได้มีการประกาศใช้ “พระราชบัญญัติสถิติ ๒๔๙๕” ซึ่งทำให้สำนักงานสถิติกลาง มีอำนาจหน้าที่อย่างสมบูรณ์ ทั้งในด้านการบริหารกิจการสถิติของรัฐ การส่งเสริม และประสานงานสถิติ การทำสำมะโน สำรวจ การศึกษาอบรมวิชาสถิติ ตลอดจนการวิจัยในด้านวิชาการสถิติ

เมื่อรัฐบาล ได้จัดตั้งสำนักงานสภาพัฒนาเศรษฐกิจแห่งชาติขึ้น ในสำนักนายกรัฐมนตรี ในเดือนกันยายน ๒๕๐๒ เป็นผลให้สำนักงานสถิติกลางได้รับการปรับปรุง และขยายงานเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงระยะเวลาดังกล่าวนี้ สำนักงานสถิติกลาง ได้ดำเนินการเก็บรวบรวมข้อมูลสถิติหลายโครงการ ที่สำคัญๆ คือ โครงการสำมะโนประชากร พ.ศ. 2503 (เป็นสำมะโนประชากรครั้งที่ 6 ของประเทศไทย ซึ่งเป็นสำมะโนประชากรครั้งแรกของสำนักงานสถิติกลาง) และโครงการสำรวจการใช้จ่ายของครอบครัว

สำนักงานสถิติกลาง ได้แยกส่วนราชการออกจากสภาพัฒนาการเศรษฐกิจแห่งชาติ และได้ยกฐานะเป็น “สำนักงานสถิติแห่งชาติ” มีฐานะเป็นกรม สังกัดอยู่ในสำนักนายกรัฐมนตรี เมื่อวันที่ ๒๓ พฤษภาคม ๒๕๐๖ ซึ่งถือว่าเป็นวันก่อตั้งสำนักงาน โดยมีนายบัณฑิต กันตะบุตร เป็นเลขาธิการสถิติแห่งชาติคนแรก ตามประกาศในราชกิจจานุเบกษา เล่ม ๘๐ ตอนที่ ๕๐ ลงวันที่ ๒๒ พฤษภาคม ๒๕๐๖ และได้มีการขยายงานสถิติไปยังส่วนภูมิภาค โดยได้จัดตั้งสำนักงานสถิติจังหวัดขึ้นทุกจังหวัด ในปี พ.ศ. ๒๕๐๘ สำนักงานสถิติแห่งชาติ ได้มีการพัฒนางานสถิติมาเป็นลำดับ ได้ดำเนินงานโครงการสถิติที่สำคัญๆ เสร็จไปหลายโครงการ และมีบทบาทในการประสานงานสถิติของรัฐ ซึ่งเป็นก้าวแรกที่จะนำไปสู่การจัดทำผังรวมงานสถิติของประเทศ นอกจากนี้สำนักงานสถิติแห่งชาติ ยังนับว่าเป็นหน่วยราชการแห่งแรกของประเทศไทย ที่ได้มีการติดตั้งระบบคอมพิวเตอร์ เพื่อใช้ประมวลผลงานสำมะโนและสำรวจ ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. ๒๕๐๘ ได้ประกาศใช้ “พระราชบัญญัติสถิติ พ.ศ. ๒๕๐๘” แทนพระราชบัญญัติสถิติ พ.ศ. ๒๔๙๕ โดยได้มีการปรับปรุงพระราชบัญญัติสถิติบางมาตรา และกำหนดอำนาจหน้าที่เกี่ยวกับการดำเนินงานสถิติของประเทศอย่างสมบูรณ์

ในปี พ.ศ. ๒๕๓๕ ได้มีการตราพระราชกฤษฎีกาแบ่งส่วนราชการ สำนักงานสถิติแห่งชาติ สำนักนายกรัฐมนตรี พ.ศ. ๒๕๓๕ โดยแบ่งส่วนราชการสำนักงานสถิติแห่งชาติ เป็น ๙ กอง กำหนดอำนาจหน้าที่ของกองไว้ ได้ลงประกาศในราชกิจจานุเบกษา เล่ม ๑๐๙ ตอนที่ ๙๑ ลงวันที่ ๒๘ สิงหาคม ๒๕๓๕ ในปี ๒๕๓๖ สำนักงานสถิติแห่งชาติ ได้มีการปรับปรุงแบ่งส่วนราชการสำนักงานสถิติแห่งชาติอีกครั้ง โดยกำหนดให้มีสำนักงานสถิติจังหวัด เป็นราชการบริหารส่วนภูมิภาค ตามประกาศในราชกิจจนุเบกษา เล่ม ๑๑๐ ตอนที่ ๒๐๗ ลงวันที่ ๙ ธันวาคม ๒๕๓๖

ในปีพ.ศ.๒๕๔๕ ได้มีการออกกฏกระทรวงแบ่งส่วนราชการสำนักงานสถิติแห่งชาติ กระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร พ.ศ.๒๕๔๕ โดยกำหนดให้มีราชการบริหารส่วนกลาง และราชการบริหารส่วนภูมิภาค และได้ระบุอำนาจหน้าที่ของศูนย์ สำนัก กองต่างๆ และสำนักงานสถิติจังหวัด ให้เหมาะสมกับสภาพงาน