Los aborígenes que habitaban la región del Chubut antes de la llegada de los conquistadores españoles eran nómades. Se desplazaban siguiendo las migraciones de los animales de los que se alimentaban, eran recolectores y se dedicaban a la caza del ñandú y del guanaco.
La etnia predominante en la región fue la tehuelche, que vivía en las riberas del río Chubut. Los tehuelches se organizaban en familias que, a su vez, se unían en una suerte de clanes, que los antropólogos denominaron bandas. Estos indios eran monoteístas y denominaban a la deidad en la que creían Kooch o Tukutzuat. Vivían en tiendas y se protegían del frío con mantos de cuero de guanaco.

La zona costera fue conocida por Hernando de Magallanes y, en 1799, llegó al futuro territorio provincial una flota enviada por el virrey Vértiz al mando de Juan de la Piedra, quien fundó el poblado de San José, en la Península Valdés. El establecimiento quedó a cargo de los hermanos Francisco y Antonio de Viedma. Los colonizadores fueron atacados y muertos por los indios.

En 1826, una expedición al mando de Roy y de Parker King, de la que formaba parte Charles Darwin —formulador de las teorías de la selección natural y de la evolución de las especies-, recorrió la zona.

A principios de la segunda mitad del XX, los ingleses Edmund Elsewood y Henrry Libanus Jones intentaron formar colonias ganaderas en el área, pero no tuvieron éxito. En 1863, Guillermo Rawson, ministro del presidente Domingo Faustino Sarmiento, dictó una serie de e la segunda mitad del XX, los ingleses Edmund Elsewood y Henrry Libanus Jones intentaron formar colonias ganaderas en el área, pero no tuvieron éxito. En 1863, Guillermo Rawson, ministro del presidente Domingo Faustino Sarmiento, dictó una serie de medidas destinadas a alentar la radicación de galeses en la región. Unos 150 de ellos se afincaron en el Valle del Chubut y erigieron allí una localidad que bautizaron Rawson, como forma de homenajear al funcionario que les había brindado ayuda. Hacia principios de la década de 1880 la cantidad de inmigrantes galeses superaba el millar y con el transcurso del tiempo se instalaron varios aglomerados.

En 1888 se estableció la Colonia 16 de Octubre, en 1898 la Colonia Sarmiento, en 1906 Esquel y en 1918 Trevelín.

La conquista del desierto, expedición militar encabezada por el general Julio A. Roca, por entonces ministro de Guerra del presidente Nicolás Avellaneda, concluyó con la amenaza representada por las tribus indias hostiles y permitió incorporar vastísimas extensiones de tierra a la producción. Roca, tras arribar a la región del río Negro, regresó a Buenos Aires, pero sus oficiales continuaron con el avance hacia el sur y algunos de ellos se internaron en el actual territorio chubutense.

El área creció rápidamente y, en 1878, se estableció la gobernación de la Patagonia, que comprendía la región de Chubut. En 1884 la gobernación fue dividida en territorios nacionales, uno de los cuales fue el del Chubut, que quedó comprendido entre los 42° y los 46° de latitud sur. En febrero de 1901 se fundó la ciudad de Comodoro Rivadavia, en cuyo crecimiento tuvo gran importancia el paso del ferrocarril, inaugurado en 1914.

La importancia de Chubut para la economía nacional experimentó un inesperado giro en 1907, cuando un equipo de exploradores que buscaba agua encontró petróleo.

El Gobierno Nacional creó en 1944 la Gobernación Militar de Comodoro Rivadavia formada por regiones de los territorios nacionales de Santa Cruz y Chubut. Diez años después desapareció la Gobernación Militar y el Territorio Nacional de Chubut fue convertido en provincia el 15 de junio de 1955.