西北师范大学教育学院的历史和西北师范大学的历史一样源远流长。
1902年，清政府重建京师大学堂，在原有“仕学馆”的基础上设置了“师范馆”。1904年，师范馆改为优级师范科。1908年，京师大学堂优级师范科独立设置，改名为京师优级师范学堂。
1912年5月，京师优级师范学堂改为北京高等师范学校。北京高等师范学校成立之初，就制定了《立学规则》，并根据教育需要增设了教育专修科，开设了教育史、学校管理法、各科教授法、教育法等教育学类课程和普通心理学、应用心理学等心理学类课程，聘请德国、日本教员授课，修业年限为四年。此时受“五四运动”影响，学术思想也进一步活跃起来，相继出版了《平民教育》、《教育丛刊》、《心理》等刊物，反映师生的教育教学研究成果和思想。
1920年北京高等师范学校开办教育研究科，招收高师和专门学校的毕业生及大学三年级优秀学生，学习科目达20多种，涉及教育学、心理学、教育史、教育法、各国教育制度等内容，开我国高等学校通过考试招收研究生之先河。1922年，首批研究生16人毕业，授予教育学士学位，这也是我国首次授予教育学士学位。
1921年10月，著名教育家李建勋任北京高等师范学校校长，1922年10月，北京政府教育部通过了李建勋提出的“请改全国国立高等师范为师范大学案”。1923年，北京高等师范学校正式改为国立北京师范大学。
1923年11月，著名教育家范源濂任北京师范大学校长，对学校系科进行了调整，设立了教育系等8个系，充实了教师队伍，学生学习采取学分制，并开设了各科教学法课程。
1938年，学校创设了师范研究所，李建勋先生担任研究所主任。研究所“以研究高深教育学术，训练教育学术专才及协助师范学院所划区内教育研究机关研究教育问题，并改进其教育设施为目的”。分设教育原理、教育心理、教育行政、教材教法四部，开展工作。
1939年9月1日，分立后的国立西北师范学院正式开学。设置了教育系、家政系等11个系和教育研究委员会等机构。当时在聘请全国知名教授方面有许多困难的情况下，教育系、家政系仍聚集着一批著名的学者。如：教育系主任李建勋、家政系主任齐国梁，以及马师儒、郝耀东、鲁世英、程克敬、王耀东、方永蒸、胡国钰、包志立等知名学者。
1940年，国立西北师院奉命迁往甘肃省兰州市。迁兰后的西北师院，在机构设置上除原有的教育系、家政系等十系继续招收先修班外，还设有优良小学教师训练班。在课程设置方面，开设了包括普通基本科目、分系专门科目、教育基本科目、专业训练科目4大类的课程。如教育学专业开设“教育哲学”、“伦理学”、“学科心理”、“社会心理”、“动物心理”、“实验心理”、“教育统计”、“公文程式”、“统计应用数学”、“学务调查”、“教育与职业指导”等26门课程。教育基本科目有“教育概论”、“教育心理”、“中等教育”、“普通教学法”等。
1949年8月26日，兰州解放。9月2日，兰州军事管制委员会奉命接管西北师院。兰州军管会接受过来的西北师范学院，设有教育系、家政系等9个系。1949年10月，将家政系改为幼稚教育系。1950年10月，又将幼稚教育系改为幼儿教育系，是我国最早开设幼儿教育专业的五所高师之一。1954年幼儿教育系并入教育系.到1956年，学校设有教育系等9个系，教育系开办有学校教育和学前教育两个专业。这一时期，为了适应教学和科研发展的需要，学校积极采取措施，招聘外地教师，壮大师资队伍，从全国各地陆续调来李秉德、王明昭、吕方、陈震东等知名学者来校任教。他们为教育学院50年代及其以后的发展做出了重大的贡献。
1951年秋季开学后，教育系率先成立教育学、心理学、教学法和教育行政学四个教研组。教育系先成立起来的几个教研组以自己取得的初步效果表明，通过教研组工作可以提高教师的业务水平，从而提高教学质量。于是学校其它各系凡具备条件的都纷纷效仿成立了教研组。
1958年11月，西北师范学院下放甘肃省管理，改名为甘肃师范大学。1959年下半年，随着反右派运动的不断深入，勤工俭学活动刚刚结束，全校性的社会实践和生产劳动又开始了。1960年6月，教育系等6个系13个班级的530多名学生停课，或参加校内外“技术革新和技术革命”，或下乡支援农业生产。
1965年，教育系撤销，在其基础上成立教育研究室。“文革”前期教育研究室被撤销，1972年又恢复。1978年一分为二，教学任务归刚恢复的教育系，科研任务归教育研究室。
1979年9月，教育系和教育研究室承办了全国教育学研究会暨甘肃省教育学会第一届年会。这是文革以来第一次对学制改革、教育体制、教学论、师范教育、民族教育等方面的理论和实际问题进行科学而严肃的探讨。
1980年教育研究室改为教育科学研究所，初设教育理论、教育心理、电化教育三室；后电化教育分出，单独成立电教中心。教育科学研究所以教育原理、教育理论与方法为研究方向，主要进行教学论、课程论、学习心理、教学心理、普通教育、高等教育、少数民族教育和不发达地区教育等问题的研究；同时招收培养博士、硕士研究生，并办有内部刊物《教育科学研究通讯》。李秉德、南国农、赵鸣九、李定仁、胡德海、万明钢教授等都在教育科学研究所担任过所长职务。
1981年11月，在国务院批准下达的首批博士、硕士授予单位和学科专业中，学校获得教学论专业博士学位授予权和教学论等5个硕士学位授予权。
1987年，受国家教育委员会委托，学校承担了编写西藏中小学教材、对口支援西藏大学、为西藏培训200名师资的任务。经过一年的筹备，1988年4月正式成立民族教育研究所，胡德海授担任首任所长，率先在国内开展了少数民族教育理论的研究工作。该所以藏族教育为主要研究方向，立足甘肃，面向全国，以甘南藏族自治州为主要研究基地，兼顾其他民族地区的教育研究工作，并具体承担国家教委下达的“智力援藏”任务，为学校开展民族教育研究打下了基础。
至1989年，教育系在学校教育、学前教育、心理学和教育行政干部进修班招生培养学生，并设有教育学、教育史、心理学、学前教育、学校教育、综合等6个教研室。有教职工62人，其中教授3人，副教授10人；在校本科生233人，研究生13人。教学论有博士学位授予权，教育科学研究法、教学论、外国教育史、教育心理学有硕士学位授予权。
1996年，学校遵照资源共享、优势互补的原则，在教育系、教育科学研究所、民族教育研究所和电化教育系的基础上组建了教育科学研究院，赵卫教授担任院长，南国农教授为名誉院长。
1999年5月，在民族教育研究所的基础上成立了西北少数民族教育发展研究中心，并被教育部批准为首批省属人文社会科学重点研究基地之一。
2000年1月，教育部在学校建立了西北师范大学基础教育课程研究中心，指导西北地区，特别是民族地区、农村的基础教育和课程改革的实验工作。该中心是教育部首批在全国八所师范大学设立的基础教育课程研究指导中心之一。
2000年6月，电化教育系从教育科学研究院分出独立设置，教育科学研究院更名教育科学学院，万明钢教授担任院长。
2000年，甘肃省教育厅依托教育科学学院设立了“甘肃省中小学教师继续教育研究中心”，“研究中心”承担全省中小学教师培训理论研究工作和省级骨干教师的培训工作，以及中英项目县教师、联合国儿童基金会项目县教师的培训工作。2002年，原甘肃教育学院教师培训职能划归西北师范大学，甘肃省教育厅在原“甘肃省中小学教师继续教育研究中心”和“甘肃省中小学教师继续教育指导中心”的基础上，成立了“甘肃省中小学教师继续教育研究指导中心”负责全省中小学教师的职后培训工作。
2003年，经国家人事部批准设立教育学博士后科研流动站，自2004年起开始招收博士后进站工作。
2004年6月学校进行机构改革，教育科学学院更名为教育学院，万明钢教授担任院长。在甘肃省中小学教师继续教育研究指导中心的基础上成立了教师培训学院，李瑾瑜教授担任院长。
2004年11月，西北少数民族教育发展研究中心通过教育部组织的专家评审，被正式确定为教育部人文社会科学重点研究基地。该研究基地是国家级人文重点社科研究基地之一。
2005年获得教育学一级学科博士学位授予权和发展与教育心理学博士学位授予权。同年获得了教育学、心理学一级学科硕士学位授予权。
2007年，教育部批准课程与教学论专业为国家重点培育学科。
2008年5月学校机构改革，教育学院和教师培训学院实行“两块牌子、一套班子”的管理体制，李瑾瑜教授担任教育学院（教师培训学院）院长。
2009年，教育学院本科专业招生新批学前教育（艺术方向）专业，于2011年9月招收首批本科生。
2010年，教育学院本科专业招生新批特殊教育专业，于2011年9月招收首批本科生。国家从2012年开始实施特殊教育学校建设二期规划，支持师范教育院校特教专业建设，扩大培养培训规模。西北师范大学被纳入国家建设规划，拟在西北师范大学建设集教学、培训、实验和残疾人教育康复实训与研究为一体的综合楼1栋，总建筑面积2.1万平方米，并购置符合专业要求的教学康复实验仪器设备。项目建成后，西北师范大学将发展成为甘肃乃至西北地区特殊教育师资培养培训中心。
2012年6月，学校扩大二级学院数量，将心理系从教育学院系所中分离出来，建设为心理学院。
2012年，教育部人才发展办公室发布了《关于对2011年度长江学者特聘教授、讲座教授人选进行公示的通知》（教人司〔2012〕214号），王鉴教授成功入选“长江学者奖励计划”，并被评选为长江学者特聘教授人选。这是自1998年国家实施长江学者奖励计划以来，甘肃省属高校第一位长江学者特聘教授人选，也是我校第一位长江学者特聘教授人选。
2014年12月，我院申报教育部“卓越教师培养计划改革项目”，获得“卓越中学教师培养改革项目—语数外卓越中学教师培养改革”和“卓越幼儿园教师培养改革项目—西部幼教精英培养计划”两个子项目。
2016年11月3日，甘肃省教育厅下发《关于启动高水平大学和一流学科建设工作的通知》，确定27个优势学科，其中我院教育学科列为省级优势学科。