อำเภอเมืองกำแพงเพชร เป็นบ้านเมืองมาแต่สมัยใดยังไม่ปรากฏหลักฐานชัดเจนนัก สันนิฐานว่าอาจจะเป็นบ้านเมืองมาก่อนสมัยอาณาจักรสุโขทัย เพราะจากตำนานสิงหนวัติก็กล่าวถึงไว้ว่าพระเจ้าพรหม โอรสของพระเจ้าพังคราช ซึ่งประสูติเมื่อ พ.ศ. 1461 พอพระชนมายุได้ 16 พรรษาก็ยกทับขับไล่พวกขอมลงมาจนถึงเมืองกำแพงเพชร และต่อมาพระเจ้าศิริ โอรสของพระพรหมได้อพยพไพร่พลหนีข้าศึกมอญมาสร้างเมืองกำแพงเพชรเป็นที่ประทับ ซึ่งปรากฏหลักฐานว่าในปัจจุบันยังมีศิลปวัตถุที่เป็นเทวาลัยของขอม เช่น วิหารพิกุลเดิม ซึ่งเป็นเครื่องชี้บอกให้เห็นว่าเมืองกำแพงเพชรเป็นบ้านเมืองตั้งแต่อาณาจักรสุโขทัย
ในสมัยสุโขทัยเมืองกำแพงเพชรเป็นเมืองเอกหรือเมืองหน้าด่าน ซึ่งในสมัยนั้นเรียกเมืองชากังราวยังมีเมืองนครชุมและเมืองชากังราวเป็นเมืองหลักหรือเป็นศูนย์กลาง มีเมืองบริวารโดยรอบทั้ง 4 ทิศ คือ
- ทิศเหนือ มีเมืองสุพรรการะ(เชียงทอง) ปัจจุบันคือ ตำบลลานดอกไม้
- ทิศใต้ มีเมืองเทพนครและเมืองคณฑี ปัจจุบันคือ ตำบลเทพนครและตำบลคณฑี
- ทิศตะวันออก มีเมืองบางพาน ปัจจุบันคือ ตำบลเขาคีริส อำเภอพรานกระต่าย
- ทิศตะวันตก มีเมืองโนนม่วง ปัจจุบันคือ บ้านโนนม่วง ตำบลนครชุม
นอกจากนี้ยังมีเมืองบริวารอันประกอบไปด้วย
- เมืองแปบ ตั้งอยู่เขตตำบลนครชุม
- เมืองพังคา ตั้งอยู่เขตตำบลนิคมทุ่งโพธิ์ทะเล
- เมืองโกสัมพี ตั้งอยู่เขตตำบลโกสัมพี กิ่งอำเภอโกสัมพีนคร และ
- เมืองไตรตรึงษ์ ตั้งอยู่เขตตำบลไตรตรึงษ์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับตำนานท้าวแสนปม
และต่อมาได้ลูกสาวเจ้าเมืองกำแพงเพชรเป็นภรรยา คลอดลูกมาตั้งชื่อว่า “ท้าวอู่ทอง”
ดังนั้น จึงสันนิษฐานได้ว่าดั้งเดิมที่ตั้งของเมืองนี้ก็คือ “เมืองนครชุม” และ “เมืองชากังราว” อดีตจากศิลาจารึกนครชุมหลักที่ 4 และจารึกเขาสุมรกูฎ หลักที่ 8 กล่าวไว้ว่า “เมืองกำแพงเพชร” มีปรากฎครั้งแรกในพงศาวดารกรุงศรีอยุธยา สมัยพระเจ้าอู่ทอง และคงใช้ “กำแพงเพชร” เรียกชื่อบ้านเมืองนี้มาตลอดตามลักษณะที่ตั้งของเมืองอันประกอบไปด้วยวัดวาอาราม และศิลปวัตถุโบราณ ที่มีค่าควรเมืองล้อมรอบไปด้วยป้อมปราการ กำแพงคูเมืองนั่นเอง และในสมัยกรุงศรีอยุธยาเป็นราชธานี สมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราช ในสมัยนั้นมีพระยศเป็นพระยาตากได้รับการแต่งตั้งให้เป็น พระยาวชิรปราการให้มาเป็นเจ้าเมืองกำแพงเพชร
อำเภอเมืองกำแพงเพชร ได้รับการประกาศจัดตั้งขึ้นเป็นอำเภอเมื่อปี พ.ศ. 2464 เป็นส่วนหนึ่งในการปกครองของจังหวัดกำแพงเพชร เดิมมีอาณาเขตกว้างใหญ่มากแต่ต่อมากระทรวงมหาดไทยได้ประกาศจัดตั้งอำเภอไทรงาม อำเภอคลองลาน และกิ่งอำเภอโกสัมพีนคร ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของอำเภอเมืองกำแพงเพชรแยกไปจัดตั้งอำเภอขึ้นใหม่ตามลำดับ