แรกเริ่มกรมศิลปากรจัดตั้งเป็นหน่วยศิลปากรที่ ๑ – ๙ เพื่อดูแลงานโบราณสถานและแหล่งโบราณคดีทั่วประเทศในเขตจังหวัดภาคเหนือตอนล่างหรือภาคกลางตอนบนกำหนดหน่วยงานคือ หน่วยศิลปากรที่ ๓ สุโขทัย สังกัดกองโบราณคดี กรมศิลปากร กระทรวงศึกษาธิการ

วันที่ ๑๕ สิงหาคม พ.ศ.๒๕๓๘ พระราชกฤษฎีรวมกองโบราณคดีและกองพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติเป็นสำนักงานโบราณคดีและพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ กรมศิลปากรประกาศจัดตั้งสำนักงานโบราณคดีและพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติที่ ๑ – ๑๒แทน หน่วยศิลปากรที่ ๑ – ๙ในส่วนของหน่วยศิลปากรที่ ๓ สุโขทัย เปลี่ยนเป็นสำนักงานโบราณคดีและพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติที่ ๕ สุโขทัย สังกัดสำนักโบราณคดีและพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ กรมศิลปากร กระทรวงศึกษาธิการ

วันที่ ๙ ตุลาคม พ.ศ.๒๕๔๕ กฎกระทรวงแบ่งส่วนราชการกรมศิลปากร กระทรวงวัฒนธรรม พ.ศ.๒๕๔๕ แยกสำนักโบราณคดีและพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ เป็นสำนักโบราณคดีและพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ จัดตั้งสำนักงานศิลปากรที่ ๑-๑๕ แทนสำนักโบราณคดีและพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติที่ ๑ - ๑๒ ในส่วนของสำนักงานโบราณคดีและพิพิธภัณฑสถานแห่งชาติที ๕ สุโขทัย เปลี่ยนเป็นสำนักงานศิลปากรที่ ๖ สุโขทัย

วันที่ ๕ มิถุนายน พ.ศ.๒๕๔๙ กฎกระทรวงแบ่งส่วนราชการกรมศิลปากร กระทรวงวัฒนธรรมฉบับที่ ๓ พ.ศ.๒๕๔๙ ให้จัดตั้งสำนักศิลปากรที่ ๑ – ๑๕ เป็นส่วนราชการภายในกรมศิลปากร กระทรวงวัฒนธรรม เพื่อรับผิดชอบการดำเนินงานตามอำนาจหน้าที่ของกรมศิลปากรในเขตพื้นที่ส่วนภูมิภาค ในส่วนของสำนักงานศิลปากรที่ ๖ สุโขทัย เปลี่ยนเป็นสำนักศิลปากรที่ ๖ สุโขทัย ดูแลรับผิดชอบพื้นที่ ๖ จังหวัด คือ สุโขทัย ตาก กำแพงเพชร พิจิตร พิษณุโลกและอุตรดิตถ์ ยกเว้นอุทยานประวัติศาสตร์สุโขทัย อุทยานประวัติศาสตร์ศรีสัชนาลัยและอุทยานประวัติศาสตร์กำแพงเพชร ตามประกาศกรมศิลปากร เรื่อง กำหนดเขตพื้นที่รับผิดชอบของสำนักศิลปากร ลงวันที่ ๑๙ ธันวาคม พ.ศ.๒๕๔๙

ตามประกาศกรมศิลปากร ลงวันที่ ๑๗ มีนาคม พ.ศ.๒๕๕๐ แบ่งส่วนราชการของสำนักศิลปากรที่ ๖ สุโขทัย ประกอบด้วย ฝ่ายบริหารงานทั่วไป กลุ่มโบราณคดี กลุ่มอนุรักษ์โบราณสถาน พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติรามคำแหงสุโขทัย พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติสวรรควรนายกสุโขทัย พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติกำแพงเพชร พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติพระพุทธชินราชพิษณุโลก

คำสั่งกรมศิลปากรที่ ๒๑/๒๕๕๑ ลงวันที่ ๙ มกราคม ๒๕๕๑ ให้อุทยานประวัติศาสตร์สุโขทัย อุทยานประวัติศาสตร์ศรีสัชนาลัยและอุทยานประวัติศาสตร์กำแพงเพชร อยู่ภายใต้การบริหารจัดการของสำนักศิลปากรที่ ๖ สุโขทัย