新竹都城隍廟的建廟過程與竹塹城的建立密不可分，始於清雍正11年(公元1733年)，淡水同知徐治民(?-1837)於竹塹環植刺竹，並建4座木製城樓。乾隆12年 (公元1747年)，淡水同知曾曰瑛(1708-1754)決定將淡水廳治從彰化沙轆(即今臺中沙鹿)移至竹塹，並倡議興建城隍廟；由開墾竹塹第1人王世傑(1661-1721)於清康熙50年(公元1711年)起帶領漢人遷居開發竹塹地區，興築隆恩圳。清康熙60年(公元1721年)，王世傑巡視水圳時被當地原住民出草襲殺，死後歸葬金門太武山麓；至今新竹都城隍廟彌勒殿內仍供奉有「皇清檀越主北莊業戶王世傑長生祿」位神主。該家族獻地後，即在淡水廳治預定建地旁開始動工興建城隍廟。城隍廟落成於清乾隆13年(公元1748年)，落成時即列入官廟，城隍神屬於廳級(即縣級)城隍，稱「顯佑柏」。淡水廳署則遲至清乾隆21年(公元1756年)才完成，是臺灣史上先建城隍廟、再建政府治所唯一的例子。
初建時的城隍廟，原是1座以正殿為主的兩進建築，後經多次整修擴建。據《淡水廳志‧典禮志》記載，乾隆57年(公元1792年)，同知袁秉義(生卒年不詳)主持第1次的修建；嘉慶4年(公元1799年)，同知紅旗人清華捐建後殿，供奉觀音佛祖，而使城隍廟成為三進式的廟宇建築；嘉慶8年 (公元1803年)，同知胡應魁(?-1808)在廟的西畔添建觀音殿(即今法蓮寺)，後殿改祀城隍夫人，使城隍廟的規模臻於完備。
清道光6年 (公元1826年)，進士鄭用錫(1788-1858)等竹塹仕紳呈請以磚石重建竹塹城，同知李慎彝(1777-1855)決定將城隍廟一併整修，由鄭用錫、鄭用鑑兄弟主持，並於清道光8年(公元1828年)完工；清道光31年 (公元1851年)，同知黃開基(生卒年不詳)再次整修城隍廟，仕紳鄭如松(1817-1860)、林占梅(1821-1868)等人大力贊助。在城隍廟整建的同時，所祭祀的城隍爺地位也有所提升。光緒5年(公元1879年)，臺北府知府陳星聚(1817-1885)正式開府臺北，當時因預計設於艋舺(即今萬華)的臺北府治尚未建成，暫以新竹原淡水廳署作為臺北府治；而原稱「顯祐伯」的新竹縣城隍，也配合改制升格為府城隍並稱「綏靖侯」。
至清光緒15年(公元1889年)，據《淡新檔案》記載，新竹城隍爺其時已晉封為「新竹縣都城隍威靈公」，為全臺唯一的都城隍廟，也是位階層級最高的城隍。清光緒17年(公元1891年)，地方紳董捐貲再度重修。
進入日治時期，新竹北門官紳鄭肇基(1885-1937)捐出巨資倡議整修城隍廟，自大正13年(公元1924年)開始動工，大正15年(公元1926年)完成；規模更為擴大的廟宇建築，廟埕也加蓋圍牆，後殿設城隍夫人、大少爺及二少爺、和註生娘娘神座，觀音佛祖殿後進加蓋公會堂(即聚會所，光復後公元1960年改為彌勒佛殿)。至此，今日可見的新竹城隍廟全貌遂告完工。
即使是在不再有官廟資格的日治時期，新竹都城隍廟的香火依然非常鼎盛，因此素有「新竹城隍爺，北港媽祖婆(指雲林北港朝天宮媽祖)」的稱譽。該建築體也因為自清朝以來的不斷地重修維護，同時亦保存了竹塹地區發展史的脈絡，而於民國74年(公元1985年)指定為古蹟。
今日新竹都城隍廟的建築型制是於大正13年(公元1924年)所奠定下來的，是連續式山牆三殿式廟宇，三開間、三進、兩廊、左帶觀音殿，為泉州惠安溪底派大木匠師王益順(1861-1931)繼艋舺龍山寺之後的傑作。三川殿面寬三間，進深亦三間；前後留步口廊，前點金柱與門扇結合成為封柱，屋頂為牌樓式重檐；中有2個天井，天井兩側銜接過廊，格局方正。
新竹都城隍廟的主體建築歷史雖然未達百年，但代表著20年代臺灣寺廟藝術的1個高峰；相較於名匠王益順在臺灣所設計建造的臺北龍山寺與孔廟、鹿港天后宮、及臺南南鯤身代天府，新竹都城隍廟仍有其特殊性：在佈局方面，城隍廟、法蓮寺、與護室三者並列，形成較寬闊的正立面與連續的廟埕，並有照璧與轅門，為全臺罕見。大木結構運用了藻井、平闇天花與移柱，表現了高明精煉的技巧，而且木料也特別壯碩堅固。石雕部分則大量運用泉州石與玉昌湖青斗石，2種色澤石材交替組合，雕工精湛，包括水磨沉花、剔地起突、和內枝外葉等技法，藝術水準極高。
廟宇各部份的木雕和石雕都非常講究，巧妙融合運用圓雕、透雕、浮雕、線雕等多種技法。三川殿大木結構最主要的特色為八角藻井與平闇天花，且有許多計心造斗栱；正殿前步口用捲棚，後步口施以草架，其下安置神龕，大殿架內有六架，三通四瓜一斗抱，瓜筒造形為典型泉州惠安溪底派風格。前殿後步口的龍柱，則是泉州惠安石雕名匠辛阿救(1886-1928)的作品。前殿中門前的1對石獅，取自泉州惠安黃塘的玉昌湖青斗石材，石質細緻、色澤也最綠，時間長久還會逐漸轉化出油亮光滑的包漿皮殼；在臺灣廟宇的眾多石獅中，都城隍廟的石獅造形最為玲瓏小巧，也是神態最可親者。
重要古物有光緒皇帝御書賜匾「金門保障」，至今仍高掛在大殿上。另當地流傳有光緒所書聖旨，令新竹城隍爺需於每年農曆7月15日繞境賑孤，祈求國泰民安，聖旨原本存放在正殿鐵算盤下方的金斗釣籃內，每年城隍爺出巡時才會拿出來，但原件已在二次大戰期間佚失，現在僅存複製品。也因此聖旨的的傳說，而有新竹都城隍年度盛事中元節「奉旨繞境賑孤」的辦理。
廟宇各部份的木雕和石雕都非常講究，巧妙融合運用圓雕、透雕、浮雕、線雕等多種技法。
新竹都城隍廟大木結構運用了藻井、平闇天花與移柱，表現了高明精煉的技巧，而且木料也特別壯碩堅固。
正殿前步口用捲棚，後步口施以草架，其下安置神龕，大殿架內有六架，三通四瓜一斗抱，瓜筒造形為典型泉州惠安溪底派風格。