จังหวัดชลบุรีเคยเป็นชุมชนโบราณที่เคยมีมนุษย์ยุคหินใหม่อาศัยอยู่มาตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์ เพราะว่าเคยมีการขุดค้นด้านโบราณคดีแล้วพบร่องรอยของชุมชนโบราณก่อนประวัติศาสตร์บริเวณที่ราบลุ่มแม่น้ำพานทองซึ่งอยู่ในบริเวณวัดโคกพนมดี ตำบลท่าข้าม อำเภอพนัสนิคม พบร่องรอยของชุมชนโบราณก่อนประวัติศาสตร์โคกพนมดี ทำให้สันนิษฐานได้ว่าในอดีตพื้นที่บริเวณจังหวัดชลบุรีเคยเป็นที่ตั้งเมืองโบราณที่มีความรุ่งเรืองถึง 3 เมือง ได้แก่ เมืองพระรถ, เมืองศรีพโล และเมืองพญาแร่ โดยอาณาเขตของ 3 เมืองนี้รวมกันเป็นจังหวัดชลบุรีในปัจจุบัน

    ซึ่งแหล่งโบราณคดีที่ค้นพบในครั้งนั้นได้พบสิ่งมีคุณค่าทางโบราณคดีหลายอย่าง เช่น ขวานหินขัด, เครื่องประดับจำพวกกำไล, ลูกปัด เครื่องปั้นดินเผาแบบใช้เชือกทาบ และได้พบซากของอาหารทะเลอีกด้วย จึงทำให้ทราบว่าบริเวณนี้อยู่ใกล้ชายฝั่งทะเลมากกว่าปัจจุบันนี้มาก แหล่งโบราณคดีที่กล่าวอ้างทั้งหมดข้างต้นนั้นจึงเป็นหลักฐานยืนยันส่วนหนึ่งที่แสดงให้เห็นถึงความเป็นมาอันแสนยาวนานของจังหวัดชลบุรี

    ในสมัยกรุงศรีอยุธยาเมืองชลบุรีปรากฏเป็นหลักฐานในทำเนียบศักดินาหัวเมือง ตราเมื่อ พ.ศ. 1919 มีฐานะเป็นเมืองจัตวา ผู้รักษาเมืองคือ “ออกเมืองชลบุรีศรีมหาสมุทร” ศักดินา 2,400 ไร่ ส่งส่วยไม้แดง จนกระทั่งกรุงศรีอยุธยาเสียแก่พม่าเมื่อ พ.ศ. 2310 สมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราชได้เสด็จยกทัพผ่านมาทางบริเวณจังหวัดชลบุรีในปัจจุบัน ก่อนที่จะเข้าตีเมืองจันทบุรี และยกทัพกลับไปกู้กรุงศรีอยุธยาได้สำเร็จ

    ต่อมาในสมัยรัตนโกสินทร์ตอนต้น ยังไม่มีการจัดตั้งจังหวัดชลบุรีขึ้นเป็นทางการ บริเวณจังหวัดชลบุรีประกอบไปด้วยเมืองใหญ่ 3 เมือง คือ เมืองบางปลาสร้อย, เมืองพนัสนิคม และเมืองบางละมุง

    ในรัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ได้ทรงปฏิรูประบบการปกครองราชอาณาจักร โดยการจัดตั้งมณฑลเทศาภิบาล ให้อยู่ภายใต้บังคับบัญชาของกระทรวงมหาดไทยหน่วยงานเดียว จึงรวมเมืองพนัสนิคมและเมืองบางละมุงขึ้นต่อเมืองชลบุรี อยู่ในสังกัดมณฑลปราจีน ดังมีบันทึกว่า

    อนึ่งเมืองพนัสนิคมยุบเป็นอำเภอพนัสนิคมก่อนที่จะแยกออกเป็นอำเภอพานทอง อำเภอบ่อทอง อำเภอหนองใหญ่และอำเภอเกาะจันทร์ เมืองบางละมุงยุบเป็นอำเภอบางละมุง ก่อนที่จะแยกออกเป็นอำเภอศรีราชา, อำเภอสัตหีบ และเมืองชลบุรีเป็นเมืองศนย์กลางจังหวัดและได้แยกออกเป็นอำเภอบ้านบึงต่อมาในสมัยหลังการเปลี่ยนแปลงการปกครองปี พ.ศ. 2475 มีการเปลี่ยนแปลงรูปการปกครองประเทศครั้งใหญ่โดยพระราชบัญญัติระเบียบราชการบริหารแห่งราชอาณาจักรสยาม พ.ศ. 2476 ระบบมณฑลเทศาภิบาลถูกยกเลิก ทำให้จังหวัดกลายเป็นหน่วยการปกครองส่วนภูมิภาคระดับสูงสุด
 

จังหวัดชลบุรีแบ่งการปกครองส่วนภูมิภาคออกเป็น 11 อำเภอ 92 ตำบล 687 หมู่บ้าน โดยอำเภอทั้ง 11 อำเภอมีดังนี้

1. อำเภอเมืองชลบุรี
2. อำเภอบ้านบึง
3. อำเภอหนองใหญ่
4. อำเภอบางละมุง
5. อำเภอพานทอง
6. อำเภอพนัสนิคม
7. อำเภอศรีราชา
8. อำเภอเกาะสีชัง
9. อำเภอสัตหีบ
10. อำเภอบ่อทอง
11. อำเภอเกาะจันทร์

    ตามข้อมูลจำนวนประชากรของสำนักทะเบียนกลาง กรมการปกครอง ณ วันที่ 31 ธันวาคม พ.ศ. 2560 จังหวัดชลบุรีมีประชากร 1,509,125 คน^[1] คิดเป็นอันดับที่ 10 ของประเทศ โดยแบ่งเป็นประชากรเพศชาย 696,038 คน และประชากรเพศหญิง 725,387 คน^[1] มีความหนาแน่นประชากรโดยเฉลี่ย 345.89 คนต่อตารางกิโลเมตร ซึ่งมากเป็นอันดับที่ 10 ของประเทศ อำเภอที่มีจำนวนประชากรมากที่สุดและมีความหนาแน่นมากที่สุด คือ อำเภอเมืองชลบุรี มีประชากรอาศัยอยู่ 330,156 คน มีความหนาแน่น 1,442.98 คนต่อตารางกิโลเมตร ในขณะที่อำเภอที่มีประชากรน้อยที่สุด คือ อำเภอเกาะสีชัง มีประชากรอาศัยอยู่ 4,580 คน ส่วนอำเภอที่ประชากรเบาบางที่สุด คือ อำเภอหนองใหญ่ ซึ่งมีความหนาแน่นประชากรเฉลี่ย 59.44 คนต่อตารางกิโลเมตร