Den historischen Kern des Landesarchivs bilden die Aktenbestände von staatlichen Behörden und Gemeindeverwaltungen des von 1815-1945 zu Bayern gehörenden „Rheinkreises“ (ab 1838: „Pfalz“; ab 1937: „Regierungsbezirk Pfalz“) unter Einschluss der darin gelegenen Territorien des Alten Reiches wie z. B. der Kurpfalz und des Herzogtums Pfalz-Zweibrücken und von Teilen des von 1798-1814 zu Frankreich gehörenden Departements Donnersberg. Mit der Gründung des Landes Rheinland-Pfalz verblieb es zunächst bei der Zuständigkeit für den Regierungsbezirk Pfalz. 1968 kam der damit vereinigte Regierungsbezirk Rheinhessen hinzu, für den aufgrund seiner Zugehörigkeit zum Großherzogtum Darmstadt (bis 1918) bzw. zum Volksstaat Hessen bis 1945 das Hessische Staatsarchiv Darmstadt und bis 1968 das Landeshauptarchiv Koblenz zuständig waren.
Das heutige Landesarchiv wurde zum 1.1.1817 in Speyer, dem Sitz der Bayerischen Kreisregierung, als Königlich bayerisches Kreisarchiv eingerichtet. Bis 1902 war das Archiv in der späteren Staatserziehungsanstalt (Ludwigstraße 13) untergebracht. 1902 wurde ein neu errichteter Archivzweckbau am Domplatz bezogen (darin heute: Zentralarchiv der Evangelischen Kirche der Pfalz). Nach mehrfacher Umbenennung (1921-1938: „Bayerisches Staatsarchiv Speyer“, 1938-1974: „Staatsarchiv Speyer“) lautet die Bezeichnung seit dem 1.1.1975 „Landesarchiv Speyer“.
Aufgrund der zunehmenden räumlichen Enge zog das Landesarchiv 1987 in einen architektonisch auffallenden Neubau, in dem sich seit 1990 auch die Pfälzische Landesbibliothek befindet.
Aktuell umfassen die Bestände des Landesarchivs ca. 23.000 Regalmeter Archivgut, darunter ca. 25.000 Urkunden und ca. 33.000 Karten. Das älteste Stück ist ein Kopiar des Klosters Weißenburg aus der Mitte des 9. Jahrhunderts.
