Sơn La là tỉnh có diện tích lớn nhất miền Bắc và lớn thứ ba trên cả nước (sau Nghệ An và Gia Lai) với đường biên giới (giáp Lào) dài 250km. Phần lớn tỉnh Sơn La ngày nay (gồm thành phố Sơn La, huyện Mộc Châu, Yên Châu, Mai Sơn, Sông Mã, Thuận Châu) trước năm 1479 là lãnh thổ của vương quốc Bồn Man.
Tiểu quốc của người Thái này được thành lập vào khoảng năm 1369 sau khi nhà Nguyên mất quyền kiểm soát ở Vân Nam vào tay nhà Minh - Trung Quốc. Các bộ tộc người Thái ở phía nam Vân Nam, với sự hậu thuẫn của hoàng thân quan quân Đại Lý mất nước chạy xuống, dành được cơ hội độc lập trong lãnh thổ với phía tây và phía nam là vương quốc Lan Xang (Lão Qua), phía đông và phía bắc là Đại Việt. Vương quốc được các tù trưởng thuộc dòng họ Cầm cai trị ở Sầm Nưa (ngày nay là thị xã Sầm Nưa của Lào), dân số ước chừng 9 vạn hộ.
Nước Đại Lý vốn rất nổi tiếng trong tiểu thuyết "Thiên Long Bát Bộ" và "Lục Mạch Thần Kiếm" của Kim Dung có hai ông vua là Bảo Định Đế Đoàn Chính Minh, Trung Tông Đoàn Chính Thuần là hai nhân vật có thật. Một trong những cư dân Đại Lý là giống người Thái, trải rộng từ Vân Nam qua bắc Thái Lan, Lào và thượng du bắc Việt Nam. Người Thái gồm nhiều sắc dân như Thái Trắng, Thái Đen, Thái Đỏ, Thổ, Nùng. Sau khi Đại Lý bị người Mông Cổ thôn tính, người Thái còn trốn tránh trong rừng sâu và di chuyển xuống phía nam và tây nam.
Trong lịch sử, nước Đại Lý nhiều lần xung đột với các vương triều Đại Việt, kết cục các cuộc xung đột này phần lớn là chiến thắng của Đại Việt. Lần cuối cùng quân Đại Lý xuất hiện trên lãnh thổ Việt Nam là cuộc chiến giữa nhà Trần với đế quốc Mông Cổ năm 1258, khi tướng Ngột Lương Hợp Thai dẫn theo nhiều du binh Đại Lý thâm nhập Đại Việt.
Năm Mậu Thìn (1448) Bồn Man (phía đông nam giáp tỉnh Nghệ An, tỉnh Quảng Bình, phía tây bắc giáp tỉnh Hưng Hóa, tỉnh Thanh Hóa của Đại Việt và phía tây tới tận Hủa Phăn của Lạn Xang) xin nội thuộc Đại Việt, Nhà Lê đặt làm châu Qui Hợp . Nhưng các thổ hào ở đây vẫn luôn quấy phá Đại Việt. Năm Quang Thuận thứ 10 (1469), triều Lê Thánh tông sai “Bảo chính công thần nhập nội Thiếu bảo trụ quốc” Lê Hy Cát (1438-1483) chỉ huy quân đi dẹp.
Năm 1478, Cầm Công (thủ lĩnh của Bồn Man) liên kết với Lão Qua (là đất Thượng Lào- tức Luang Prabang - ở phía Tây Bắc nước ta, có khi còn gọi là nước Nam Chướng) đem binh quấy nhiễu, cướp bóc ở khu vực phía tây của Đại Việt. Mùa Thu năm Kỷ Hợi (1479) Lê Thánh Tông sai “thái úy Lê Thọ Vực làm Chinh tây tướng quân, đi theo đường chính phủ Trà Lân; đô đốc Đông quân phủ Trịnh Công Lộ làm Chinh di tướng quân, đi theo đường An Tây; Trấn lỗ tướng quân Lê Đình Ngạn đi theo đường Ngọc Ma; Du Kỵ phó tướng quân Lê Lộng đi theo đường Thuận Châu và Mỗi Châu; Thảo tặc phó tướng quân Lê Nhân Hiếu đi theo đường phủ Thanh đô” từ Nghệ An, Thanh Hóa, Hưng Hóa đi đánh dẹp phá tan quân Bồn Man và Lão Qua. Nhân thế thắng, kéo vào thành Lão Qua, lấy được của báu. Vua Lão Qua phải chạy trốn, quân Đại Việt truy đánh tới lưu vực sông Mê Kông (Kim Sa) giáp với Miến Điện ngày nay. Sau đó, để dẹp loạn tận gốc, Thánh Tông lại sai Lê Niệm cầm quân sang đánh Bồn Man, tù trưởng Bồn Man là Cầm Công bị thua chết, người Bồn Man đều xin hàng. Sau khi Cầm Công bị giết, Lê Thánh Tông đã sát nhập lãnh thổ Bồn Man vào Đại Việt, đặt tên là xứ Trấn Ninh (Sầm Nưa sau này gọi là Sầm Châu) và giao cho một người họ hàng của Cầm Công là Cầm Đông làm Tuyên úy Đại sứ nhưng việc quản lý thực sự vẫn do các quan binh Đại Việt nắm. Đây là lần tây chinh xa nhất của Đại Việt. Từ đó, phần lãnh thổ này thuộc về Việt Nam.
Khi người Pháp thành lập Liên bang Đông Dương (Union Indochinoise, theo Sắc lệnh của Chính phủ Cộng hoà Pháp ký ngày 17 tháng 10 năm 1887, sau đó vào ngày 18/4/1899 có Sắc lệnh sát nhập thêm Lào) đã dựa theo địa hình và cắt tỉnh Houaphan (Hủa Phăn) giao về lãnh thổ Lào, vậy là nước Việt Nam ta mất đi một phần lãnh thổ từ đó.
Sau năm 1946, tỉnh Sơn La cùng với hai tỉnh Lai Châu và Phong Thổ (do Pháp lập ra) lập thành "Xứ Thái tự trị”nằm dưới sự chỉ đạo của Pháp. Bạc Cầm Quý làm tỉnh trưởng Sơn La.
1948-1953: thuộc Liên khu Việt Bắc. Lúc này tỉnh Sơn La có 6 huyện: Mường La, Thuận Châu, Phù Yên, Mai Sơn, Yên Châu, Mộc Châu.
1953-1955: thuộc Khu Tây Bắc
1955-1962: bỏ cấp tỉnh, thuộc Khu tự trị Thái Mèo.
1962-1975: tái lập tỉnh, thuộc Khu tự trị Tây Bắc (đổi tên từ Khu tự trị Thái Mèo), có 7 huyện: thêm huyện Quỳnh Nhai và Sông Mã, còn huyện Phù Yên chuyển sang tỉnh Nghĩa Lộ mới thành lập.
Sau khi giải thể Khu tự trị Tây Bắc, tỉnh Sơn La nhập thêm 2 huyện của tỉnh Nghĩa Lộ giải thể là Phù Yên và Bắc Yên.
Và đặc biệt, Sơn La khi xưa là xứ sở của cây Anh Túc cùng với Yên Bái và Lai Châu.