Nel 1804 veniva sancito dal governo provvisorio che tutte le carte dei governi della scomparsa Repubblica di Lucca fossero riunite in un'unica istituzione: nasceva così l'Archivio di Stato. Nel 1860 fu trasferito nell'Archivio di Lucca quello segreto del Ducato di Massa e Carrara e quello provinciale di Castelnuovo Garfagnana. I documenti conservati nell'Archivio sono suddivisi nelle sezioni: Diplomatico, della Repubblica, Napoleonico e Notarile.

Il materiale documentario del Diplomatico comprende 19.855 pergamene (sec. VIII-XIX), ordinate cronologicamente e per fondi di provenienza: monasteri, famiglie gentilizie e archivio segreto del Comune.

I fondi documentari della Repubblica, conservati organicamente dagli inizi del XIV secolo, comprendono gli statuti, gli atti degli Anziani avanti la libertà, gli atti degli Anziani dopo la libertà, le riformagioni pubbliche del fondo della curia generale le carte del governo Guinigi.

Dell'Archivio del governo napoleonico di Elisa Baciocchi Bonaparte e del ducato borbonico sono conservati la lista civile e beni dei principi, senato, consiglio di stato e consiglio dei ministri; ministeri; segreterie dei governi; prefettura di Lucca; stato civile; sanità, igiene pubblica; educazioni, arti, industria, commercio e annona; acque, strade e fabbriche; milizia; polizia; zecca e cassa pubblica; demanio; registro, ipoteche e debito pubblico; esattori.

L'Archivio notarile, infine, conserva le raccolte degli archivi gentilizi e privati, e le raccolte speciali, che comprendono la documentazione di congregazioni cittadine e del territorio, confraternite, spedali. Considerevole è il fondo manoscritti della sezione che comprende 246 pezzi di notevole importanza storica.

Fra i molti documenti di carattere scientifico conservati presso l'Archivio si segnalano le carte relative al periodo iniziale dell'ex Ospedale Psichiatrico di Fregionaia.