新竹都城隍庙的建庙过程与竹堑城的建立密不可分，始于清雍正11年(公元1733年)，淡水同知徐治民(?-1837)于竹堑环植刺竹，并建4座木制城楼。乾隆12年 (公元1747年)，淡水同知曾曰瑛(1708-1754)决定将淡水厅治从彰化沙辘(即今台中沙鹿)移至竹堑，并倡议兴建城隍庙；由开垦竹堑第1人王世杰(1661-1721)于清康熙50年(公元1711年)起带领汉人迁居开发竹堑地区，兴筑隆恩圳。清康熙60年(公元1721年)，王世杰巡视水圳时被当地原住民出草袭杀，死后归葬金门太武山麓；至今新竹都城隍庙弥勒殿内仍供奉有「皇清檀越主北庄业户王世杰长生禄」位神主。该家族献地后，即在淡水厅治预定建地旁开始动工兴建城隍庙。城隍庙落成于清乾隆13年(公元1748年)，落成时即列入官庙，城隍神属于厅级(即县级)城隍，称「显佑柏」。淡水厅署则迟至清乾隆21年(公元1756年)才完成，是台湾史上先建城隍庙、再建政府治所唯一的例子。
初建时的城隍庙，原是1座以正殿为主的两进建筑，后经多次整修扩建。据《淡水厅志‧典礼志》记载，乾隆57年(公元1792年)，同知袁秉义(生卒年不详)主持第1次的修建；嘉庆4年(公元1799年)，同知红旗人清华捐建后殿，供奉观音佛祖，而使城隍庙成为三进式的庙宇建筑；嘉庆8年 (公元1803年)，同知胡应魁(?-1808)在庙的西畔添建观音殿(即今法莲寺)，后殿改祀城隍夫人，使城隍庙的规模臻于完备。
清道光6年 (公元1826年)，进士郑用锡(1788-1858)等竹堑仕绅呈请以砖石重建竹堑城，同知李慎彝(1777-1855)决定将城隍庙一并整修，由郑用锡、郑用鉴兄弟主持，并于清道光8年(公元1828年)完工；清道光31年 (公元1851年)，同知黄开基(生卒年不详)再次整修城隍庙，仕绅郑如松(1817-1860)、林占梅(1821-1868)等人大力赞助。在城隍庙整建的同时，所祭祀的城隍爷地位也有所提升。光绪5年(公元1879年)，台北府知府陈星聚(1817-1885)正式开府台北，当时因预计设于艋舺(即今万华)的台北府治尚未建成，暂以新竹原淡水厅署作为台北府治；而原称「显佑伯」的新竹县城隍，也配合改制升格为府城隍并称「绥靖侯」。
至清光绪15年(公元1889年)，据《淡新档案》记载，新竹城隍爷其时已晋封为「新竹县都城隍威灵公」，为全台唯一的都城隍庙，也是位阶层级最高的城隍。清光绪17年(公元1891年)，地方绅董捐赀再度重修。
进入日治时期，新竹北门官绅郑肇基(1885-1937)捐出巨资倡议整修城隍庙，自大正13年(公元1924年)开始动工，大正15年(公元1926年)完成；规模更为扩大的庙宇建筑，庙埕也加盖围墙，后殿设城隍夫人、大少爷及二少爷、和注生娘娘神座，观音佛祖殿后进加盖公会堂(即聚会所，光复后公元1960年改为弥勒佛殿)。至此，今日可见的新竹城隍庙全貌遂告完工。
即使是在不再有官庙资格的日治时期，新竹都城隍庙的香火依然非常鼎盛，因此素有「新竹城隍爷，北港妈祖婆(指云林北港朝天宫妈祖)」的称誉。该建筑体也因为自清朝以来的不断地重修维护，同时亦保存了竹堑地区发展史的脉络，而于民国74年(公元1985年)指定为古迹。
今日新竹都城隍庙的建筑型制是于大正13年(公元1924年)所奠定下来的，是连续式山墙三殿式庙宇，三开间、三进、两廊、左带观音殿，为泉州惠安溪底派大木匠师王益顺(1861-1931)继艋舺龙山寺之后的杰作。三川殿面宽三间，进深亦三间；前后留步口廊，前点金柱与门扇结合成为封柱，屋顶为牌楼式重檐；中有2个天井，天井两侧衔接过廊，格局方正。
新竹都城隍庙的主体建筑历史虽然未达百年，但代表着20年代台湾寺庙艺术的1个高峰；相较于名匠王益顺在台湾所设计建造的台北龙山寺与孔庙、鹿港天后宫、及台南南鲲身代天府，新竹都城隍庙仍有其特殊性：在布局方面，城隍庙、法莲寺、与护室三者并列，形成较宽阔的正立面与连续的庙埕，并有照璧与辕门，为全台罕见。大木结构运用了藻井、平闇天花与移柱，表现了高明精炼的技巧，而且木料也特别壮硕坚固。石雕部分则大量运用泉州石与玉昌湖青斗石，2种色泽石材交替组合，雕工精湛，包括水磨沉花、剔地起突、和内枝外叶等技法，艺术水平极高。
庙宇各部份的木雕和石雕都非常讲究，巧妙融合运用圆雕、透雕、浮雕、线雕等多种技法。三川殿大木结构最主要的特色为八角藻井与平闇天花，且有许多计心造斗栱；正殿前步口用卷棚，后步口施以草架，其下安置神龛，大殿架内有六架，三通四瓜一斗抱，瓜筒造形为典型泉州惠安溪底派风格。前殿后步口的龙柱，则是泉州惠安石雕名匠辛阿救(1886-1928)的作品。前殿中门前的1对石狮，取自泉州惠安黄塘的玉昌湖青斗石材，石质细致、色泽也最绿，时间长久还会逐渐转化出油亮光滑的包浆皮壳；在台湾庙宇的众多石狮中，都城隍庙的石狮造形最为玲珑小巧，也是神态最可亲者。
重要古物有光绪皇帝御书赐匾「金门保障」，至今仍高挂在大殿上。另当地流传有光绪所书圣旨，令新竹城隍爷需于每年农历7月15日绕境赈孤，祈求国泰民安，圣旨原本存放在正殿铁算盘下方的金斗钓篮内，每年城隍爷出巡时才会拿出来，但原件已在二次大战期间佚失，现在仅存复制品。也因此圣旨的的传说，而有新竹都城隍年度盛事中元节「奉旨绕境赈孤」的办理。
庙宇各部份的木雕和石雕都非常讲究，巧妙融合运用圆雕、透雕、浮雕、线雕等多种技法。
新竹都城隍庙大木结构运用了藻井、平闇天花与移柱，表现了高明精炼的技巧，而且木料也特别壮硕坚固。
正殿前步口用卷棚，后步口施以草架，其下安置神龛，大殿架内有六架，三通四瓜一斗抱，瓜筒造形为典型泉州惠安溪底派风格。