Нижнеудинск основан русскими казаками как «государево зимовье» 14 октября (в Покров день) 1648 года. В честь праздника острог был назван Покровским. Стоит он на высоком берегу реки Уды. Название реки бурятского происхождения, в переводе означает «полдень». В 1649 году Удинский острожек, а в 1664-м Удинский острог были переименованы в Нижнеудинск. Но в документах это название появляется только с 1700 года.В 1652 году, согласно историческим данным, в Покровском остроге была срублена Спасская церковь.
Население Нижнеудинского уезда, в состав которого входил город, по своему национальному составу было разнообразным. В период основания острога местное население в основном составляли буряты и тофы. Пришлые казаки были украинцами и русскими. Кроме насильственно высланных в уезд встречались здесь и добровольные переселенцы со всей России.
Нижнеудинск находится на старой Сибирской дороге, которая предшествовала Московскому (Сибирскому) тракту. Труднопроходимую дорогу превратили в тракт трудом тысяч каторжников, ссыльных и крестьян. Они валили лес, осушали болота, насыпали грунт, делали кюветы. В 1760 году тракт был доведен уже до Иркутска. Параллельно рос и Нижнеудинск, увеличивалось его население. А в 1780 году городу был пожалован герб.
Первое уездное трехклассное училище с подготовительным классом было открыто в Нижнеудинске в 1817 году. Принимали в него только мальчиков. Обучение было платным. А в 1870-м открылась уже женская гимназия с 4-летним обучением.
В 1822 году Нижнеудинск получил статус окружного города Иркутской губернии, и в его обязанности стало входить обслуживание Московского тракта. Здесь были открыты окружное казначейство и канцелярия, расширено созданное ранее трехклассное училище.
В мае 1826 года в пересыльную тюрьму города прибыли первые группы декабристов, сосланных правительством на каторгу в г. Нерчинск. Среди них были С. Трубецкой, С. Волконский, А. Муравьев, В. Давыдов, Е. Оболенский, братья П. и Я. Борисовы.
В 1891 году наследник престола — будущий царь Николай II возвращается из поездки по Юго-Восточной Азии. В честь его проезда через Нижнеудинск и была построена Триумфальная арка. Ее венчал деревянный двуглавый орел, сделанный искусным строителем Сергеем Игнатьевичем Темниковым. Триумфальная арка позднее была разрушена. Теперь ее можно увидеть только на фотографиях.
Очередной этап в развитии города начался с прокладки Транссибирской железной дороги. В окрестностях Нижнеудинска были построены железнодорожный мост, товарная станция, паровозное депо, вокзал, ремонтные мастерские и пристанционный поселок. Первый поезд нижнеудинцы встретили 9 сентября 1897 года. Вскоре по Транссибу началось регулярное движение поездов. Благодаря этому территория Нижнеудинского уезда начала быстро заселяться и осваиваться. Поскольку работа на железной дороге требовала знаний и навыков, в 1902 году при депо были открыты вечерние технические классы.В 1908 году на месте расстрела рабочих железной дороги во время стачки 1905 года построили Свято-Никольский храм. Возвели его на пожертвования рабочих при поддержке Фонда имени императора Александра III.
В январе 1920 года на станции Нижнеудинск-4 Александр Колчак подписал приказ об отказе от прав Верховного правителя России. Оставшись без поддержки армии, практически не контролируя ситуацию, адмирал согласился отречься от власти в обмен на гарантии безопасности, предоставленные союзниками. С этого момента в Нижнеудинске была установлена советская власть.20 мая 1929 года в городе открылся аэропорт, а с 1931-го начались регулярные рейсы самолетов.
К 30-м годам прошлого века жизнь в Нижнеудинске значительно активизировалась: уже работали все имеющиеся в городе производства и открывались новые, развивалась торговая кооперация. В 1932 году здесь открывается мастерская по обработке слюды. В 1937-м она преобразовывается в слюдяную фабрику — первое крупное промышленное предприятие Нижнеудинска. В 1939 году в городе была построена и запущена кондитерская фабрика.
В годы Великой Отечественной войны (1941 — 1945) нижнеудинцы, как и все советские люди, принимали активное участие в победе нашей Родины над врагом: свыше 13 тысяч бойцов ушли на фронт, из них более 3 тысяч не вернулись. В городе работало четыре эвакуационных госпиталя (для их размещения были выделены здания медучилища и ряда школ). При медучилище создаются курсы военных медсестер. Также во время войны продолжала свою работу слюдяная фабрика, на которой трудились женщины и дети. Из-за малого роста последних называли птенчиками. Работать ребятишкам приходилось на специально сделанных для них стульях.
В Нижнеудинске базировалось авиапредприятие. Оно обеспечивало бесперебойную доставку грузов в Тофаларию, на золотые прииски и слюдяные рудники, поддерживая жизнь в районах, куда можно было добраться только по воздуху. Самолетами доставлялись и авиапочта, и военные грузы. Многие нижнеудинские семьи приняли советских людей, эвакуированных с оккупированных территорий или вывезенных из блокадного Ленинграда. Они тоже трудились наравне со всеми. Некоторым улицам города даны имена героев войны, в их честь возведены памятники, на зданиях установлены мемориальные доски.
В послевоенный период Нижнеудинск долго восстанавливался. Здесь работали предприятия, развивалось сельское хозяйство. Город преображался: строились новые школы, жилые дома, магазины.
Но с началом перестройки стало многое меняться. Что-то преобразовалось, что-то постепенно развалилось и утратилось (слюдяная фабрика, авиационное и автотранспортное предприятия, которые являлись градообразующими). Многие заведения, к сожалению, обанкротились и закрылись. В связи с реформой самоуправления в 2006 году Нижнеудинск был переведен в статус поселения.
Современный Нижнеудинск занимает площадь более 7 тыс. га. В городе расположено свыше 70 предприятий и организаций. Полюбоваться таежными и речными красотами сюда приезжают много туристов. Недалеко от города находится Уковский водопад высотой в 20 метров, а если проехать вверх по течению реки Уды, то можно увидеть знаменитые Нижнеудинские пещеры. Город знаменит еще и тем, что тут сохранилось коренное население – тофалары.