Ursprünglich befand sich das Archiv der Stadt Lemgo im Rathaus, wo in der ab 1589 ausgebauten Neuen Ratsstube noch immer die Archivschränke aus der Werkstatt Sebastian Kades vorhanden sind. Neben den Amtsbüchern wurden besonders die Urkunden als Beweismittel aufbewahrt, das Archiv diente überwiegend juristischen Zwecken.
Auch als der Platz in diesen Schränken nicht mehr ausreichte, blieb das Archiv bis ins 19. Jahrhundert in verschiedenen Räumen des Rathauses.
Zu Beginn des 19. Jahrhunderts befand es sich in mehreren Räumen der Rathauslaube, wo es aber dem Ratsapotheker weichen musste und ein Teil in den Spielturm der Nicolaikirche ausgelagert wurde. Dieser Teil ging bei Renovierungsarbeiten am Turm verloren: Das Papier wurde an eine Papiermühle verkauft, die Pergamenturkunden an einen Händler, von dem sie auf Betreiben des Archivars August Schacht wieder erworben werden konnten, darunter auch die 1245 ausgestellte Bestätigung des Lemgoer Stadtrechts, die wichtigste Urkunde zur Verfassungsgeschichte Lemgos.
Mit Schacht, der 1876 als Gymnasiallehrer nach Lemgo kam, begann die Erschließung des Archivs durch eine Reihe von nebenamtlichen Betreuern: Dr. August Schacht, Heinrich Möller-Friedrich und Dr. Hans Hoppe. Das Archiv selbst wurde nach 1918 aus dem Rathaus in das Gebäude der Stadtsparkasse verlagert und 1939 in das Süsterhaus, das sich im Besitz des damaligen Archivars Möller-Friedrich befand. Sein Nachfolger Dr. Hoppe, der die Leitung des Archivs 1955 übernommen hatte, war der letzte nebenamtliche Archivar Lemgos. Seit 1981 wird das Archiv hauptamtlich geführt.