A seguito di lunghe trattative condotte dalla sovrintendente archivistica Rosa Maria Borsarelli, il 29 aprile 1967 fu istituita la Sezione di Archivio di Stato di Biella, dipendente dall’Archivio di Stato di Vercelli.
La Sezione dava corpo al progetto di “archivio del Biellese” pensato da Quintino Sella a fine ottocento, poi ripreso dal commissario prefettizio Ferrerati negli anni ’30 del 1900 e mai realizzato.
All’atto della consegna dei locali di palazzo Dal Pozzo della Cisterna, dove fino ad allora aveva avuto sede, l’Archivio notarile effettuò il versamento del primo nucleo di documenti.
Seguirono subito altre acquisizioni. Due in particolare furono i filoni curati in aggiunta a quello istituzionale degli archivi statali: gli archivi comunali (negli anni ’80 anche la città di Biella ha affidato in deposito il proprio notevole archivio storico) e i pregevoli archivi di antiche famiglie per la maggior parte acquistati.
Purtroppo in alcuni casi si arrivò tardi: nulla si è salvato delle carte dell’antica provincia di Biella che nel 1927 figuravano conservate nel salone delle Tarsie a Vercelli: presumibilmente furono distrutte nell’immediato dopoguerra. Negli anni ’60 del 1900 andò invece persa parte importante delle carte giudiziali (Prefettura di Biella e Preture) in seguito a scarti abusivi.
Questo non ha impedito all’Archivio di Stato di Biella di accentrare la maggior parte della memoria storica del Biellese giungendo alla attuale consistenza di circa 6000 ml di fonti cartacee, pergamene, mappe e disegni, cartoline e fotografie, datati a partire dall’anno 1082 fin quasi ai giorni nostri.
Al suo interno si è costituito il Centro studi cavaliere Pietro Torrione sorto grazie alla liberalità della famiglia che ha donato archivi, biblioteca, arredi e oggetti d’arte.
In seguito a versamenti, acquisti, ma soprattutto donazioni, l’Archivio possiede anche una biblioteca interna di supporto alla ricerca con testi moderni, raccolte di opuscoli, periodici, codici, cinquecentine ed edizioni di pregio.

Primo direttore fu Giovanni Praticò cui subentrò nel dicembre 1968 Antonio Castellari. Dal maggio 1969 all’aprile 1998 diresse l’ufficio Maurizio Cassetti.
Divenuta Biella provincia, l’Archivio acquistò autonomia il 24 maggio 1997. L’anno successivo la direzione fu affidata a Graziana Bolengo, che mantenne l’incarico fino al 2016.

La prima sede fu in palazzo Dal Pozzo della Cisterna in Biella Piazzo. Da qui si traslocò, nella primavera del 1998, occupando la nuova sede posta sul lato nord del Chiostro di San Sebastiano. Nell’attesa che la nuova sede venisse ultimata, l’Istituto ha avuto a disposizione, per poco più di venti anni, una sede sussidiaria nella zona industriale, verso Occhieppo Inferiore. Dal 2019, terminati i lavori per l’installazione degli impianti di sicurezza nei depositi interrati, tutto il patrimonio archivistico è conservato nella sede di via Arnulfo 15/a.