湖州师范学院的办学历史，最早可追溯至1916年的钱塘道第三联合县立师范讲习所。

1958年，为了适应农业建设的需要，当时的吴兴县以中心小学“戴帽子”加办初中班的形式，10天内办起了92所农业中学，导致初中师资需求量剧增。为此，嘉兴地委会同湖州市（县级市）、吴兴县，以湖州师范学校为基础，创办湖州师范专科学校。

1958年4月20日，湖州师范专科学校正式成立。校址位于原湖郡女中（今为湖州市第一人民医院）。

1960年秋，贯彻中央“调整、巩固、充实、提高”的方针，经省政府批准，湖州师范专科学校更名为嘉兴师范学院，

学校招生规模逐步减少。无产阶级文化大革命期间，学校撤销。

1977年，中央决定恢复高考，地委开始筹划恢复高等教育。

1978年，浙江师范学院湖州分校成立，开设数学、物理、化学、体育4个专业，学制三年，面向全省招生。当年5月，首批录取新生231人。

1979年1月，经国务院批准，学校正式改名为“嘉兴师范专科学校”。

1983年，嘉兴地区撤销、湖州市委成立后，学校最终定名为“湖州师范专科学校”。

1995年8月，经浙江省政府批准，在市委、市政府的大力支持下，湖州师专开始兴建位于城东学士路的新校区。

1997年7月1日，湖州师专顺利搬迁至占地269亩、建筑面积5·6万平方米的现代化崭新校园。

1999年3月25日，经教育部批复同意，湖州师范学校、湖州教师进修学院并入湖州师范专科学校，组建湖州师范学院。

1999年8月，经浙江省人民政府批准建立湖州师范学院求真学院。

2000年5月，湖州卫生学校又并入，组建湖州师范学院医学院。

2005年、2017年分别通过教育部本科教学工作水平评估和审核评估。

2018年，批准为硕士研究生培养单位。

2021年1月27日，教育部印发《关于同意湖州师范学院求真学院转设为湖州学院的函》。同意湖州师范学院求真学院转设为为公办普通本科高校，转设后校名为湖州学院。

2021年9月，入选第二批国家语言文字推广基地拟入选单位名单。

2022年9月，湖州师范学院科技综合楼、安吉园、校友中心开工仪式在湖州师范学院东校区举办。

2022年10月，湖州师范学院与吴兴区人民政府共建的“音乐戏剧产业学院”揭牌成立。11月25日，国家林业和草原局共同富裕长三角林业国家创新联盟（筹）在湖州师范学院揭牌。

2022年12月10日，浙江省新医科发展联盟立大会推选为联盟副理事长单位。

2023年3月，浙江省学位委员会发布了《浙江省新增博士硕士学位授予单位建设规划（2022-2026年）》（浙学位〔2022〕6号），列入博士学位授予单位立项建设规划的第一批次建设单位，教育、计算机科学与技术、水产、设计等为拟建设博士学位授权点。