ในปี พ.ศ.2480 ได้มีพระราชกฤษฎีกาจัดตั้งเทศบาลตำบลหัวหิน จังหวัดประจวบคีรีขันธ์ โดยยกฐานะตำบลหัวหิน และตำบลหนองแก กิ่งอำเภอหัวหิน อำเภอปราณบุรี จังหวัดประจวบคีรีขันธ์ เฉพาะในเขตสภาจัดบำรุงสถานที่ชายทะเลทิศตะวันตกเป็นเทศบาลตำบล มีพื้นที่รับผิดชอบ 72 ตารางกิโลเมตร

เริ่มแรกในการจัดตั้งเทศบาลตำบลหัวหิน มีราษฎรประมาณ 4,000 คน มีบ้านเรือนประมาณ 500 หลัง และมีรายได้ประมาณ 30,000 – 40,000 บาท และเมื่อ พ.ศ.2492 กิ่งอำเภอหัวหินยกฐานะขึ้นเป็นอำเภอหัวหิน เทศบาลตำบลหัวหิน จึงอยู่ในเขตพื้นที่อำเภอหัวหิน จังหวัดประจวบคีรีขันธ์ และต่อมาได้มีพระราชกฤษฎีกาเปลี่ยนแปลงเขตเทศบาลตำบลหัวหินจังหวัดประจวบคีรีขันธ์ พ.ศ.2538 โดยขยายเขตเพิ่มเติมจากเดิม 72 ตารางกิโลเมตร เป็น 86.36 ตารางกิโลเมตร มาจนถึงปัจจุบัน ซึ่งขยายพื้นที่ลงไปในทะเล 500 เมตรด้วย เมื่อวันที่ 13 กุมภาพันธ์ พ.ศ.2547 ได้มีประกาศกระทรวงมหาดไทยเปลี่ยนแปลงฐานะจากเทศบาลตำบลหัวหินเป็นเทศบาลเมืองหัวหิน

เมื่อวันที่ 30 ตุลาคม 2567 ราชกิจจานุเบกษาได้เผยแพร่ประกาศกระทรวงมหาดไทย ลงวันที่ 27 กันยายน 2567 เปลี่ยนแปลงฐานะเทศบาลเมืองหัวหิน อำเภอหัวหิน จังหวัดประจวบคีรีขันธ์ เป็นเทศบาลนครหัวหิน ตั้งแต่วันที่ 28 มีนาคม 2568 เป็นต้นไป