Nyköpings tingsrätt har sitt ursprung i häradsrätten, som hade sin domkrets i den staden omgivande landsbygden, och i rådhusrätten, som utövade den dömande och administrativa makten i själva staden.
De härader, som utgör grunden för tingsrätten, är Jönåkers, Rönö, Hölebo och Daga. De hade var och en sin egen häradshövdning och namnen på dessa är kända sedan 1300-talet. Jönåkers härad hade tingsställe vid Stigtomta kyrka, Rönö vid Aspa Ludgo, Hölebo i Vagnhärad och Daga i Gåsinge. 1653 sammanslogs Jönåkers, Rönö och Hölebo härader till en gemensam domsaga. Daga härad kom då att ingå i änkedrottningen Hedvig Eleonoras livgeding.
1680 sammanslogs Jönåkers, Rönö och Hölebo härader med Oppunda och Villåttinge härader till en domsaga, som 1861 officiellt erhöll benämningen Kungadömets domsaga. 1878 bröts Oppunda och Villåttinge ut till en egen domsaga och den resterande delen fick namnet Nyköpings domsaga. 1910 beslöts att Nyköpings domsaga skulle ha tingsställen i de nyuppförda tingshusen i Nyköping och Gnesta. I häradsrätten dömde häradshövdingen, tingsdomare och notarier tillsammans med nämndemän.
Rådhusrätten i Nyköping är känd sedan 1200-talet. Här avkunnades inte bara domar utan genom magistraten utövades makten i staden av borgmästare och rådmän. 1948 infördes även nämndemän i rådhusrätten. 1965 avskaffades magistraten och 1969 sammanslogs rådhusrätten med Nyköpings domsagas häradsrätt. Rådhusrätten var belägen i rådhuset, som sedan 1600-talet har legat vid Stora torget och erhöll det utseende det har idag efter ryssbranden 1719.
En enhetlig domstolsorganisation infördes i hela landet 1971 och Nyköpings tingsrätt bildades. I denna dömer lagman, rådmän, beredningsjurister och notarier tillsammans med nämndemän. 2009 beslöts att Katrineholms tingsrätt, som har sitt ursprung i Oppunda och Villåttinge härader, skulle sammanläggas med Nyköpings tingsrätt och domstolen bär nu sistnämnda namn. Den nuvarande domstolsbyggnaden uppfördes 1984 och tillbyggdes 2009-2010.