ในสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดให้จัดการปฏิรูปการปกครองทั้งส่วนกลางและส่วนภูมิภาค โดยในปี พ.ศ. 2438 โปรดให้จัดตั้งมณฑลกรุงเก่าขึ้น และในปี พ.ศ. 2469 เปลี่ยนชื่อจาก “มณฑลกรุงเก่า” เป็น “มณฑลอยุธยา” ภายหลังการเปลี่ยนแปลงการปกครอง พ.ศ. 2475 อยุธยาจึงเปลี่ยนฐานะเป็นจังหวัดพระนครศรีอยุธยาจนถึงปัจจุบัน

          ในปี พ.ศ. 2476 มีการออกพระราชกฤษฎีกา จัดวางระเบียบราชการสำนักงานและกรมในกระทรวงการคลังขึ้นใหม่ โดยประกาศในราชกิจจานุเบกษา เมื่อวันที่ 30 มกราคม 2476 การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของกรมบัญชีกลางคือ การขยายขอบเขตงาน “ส่วนภูมิภาค” โดยตั้ง “คลังจังหวัด” ขึ้นเป็นครั้งแรก เพื่อควบคุมการรับและจ่ายเงินทั่วแผ่นดิน สนองความจำเป็นในการบริหารการใช้จ่ายเงินแผ่นดินที่สูงขึ้นของรัฐบาล

          กรมบัญชีกลางมีภารกิจเกี่ยวกับการวางกรอบหลักเกณฑ์กลางให้หน่วยงานภาครัฐถือปฏิบัติ ตลอดจนให้คำปรึกษาแนะนำด้านการเงิน การคลัง การบัญชี การตรวจสอบภายในและการพัสดุภาครัฐ แต่ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาภารกิจต่างๆ ได้พัฒนาและมีการเปลี่ยนแปลงการปฏิบัติงานในหลายด้าน ซึ่งภารกิจต่างๆ มีผลกระทบต่อการปฏิบัติของสำนักงานคลังจังหวัด จึงได้มีการปรับบทบาทภารกิจใหม่ให้สอดรับกับทิศทางการบริหารงานปัจจุบันของกรมบัญชีกลาง ประกอบกับกระทรวงการคลังมีนโยบายสร้างการเปลี่ยนแปลงให้เกิดขึ้นภายในหน่วยงานสังกัดกระทรวงการคลัง เพื่อผลักดันให้เกิดการปฏิบัติราชการที่มีประสิทธิภาพและเพิ่มศักยภาพการให้บริการประชาชนกรมบัญชีกลางจึงได้จัดทำโครงการ “สำนักงานคลังจังหวัดต้นแบบ” เป็นหนึ่งในโครงการย่อยภายใต้โครงการสร้างนวัตกรรมการเปลี่ยนแปลงกระทรวงการคลังประจำปีงบประมาณ พ.ศ. 2556 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อปรับภาพลักษณ์ (Rebranding) ให้เป็นหน่วยงานที่มีความทันสมัยและให้บริการประชาชนด้วยมาตรฐานในระดับเดียวกันกับองค์กรภาคเอกชนชั้นนำระดับประเทศภายใต้กรอบแนวทางการปรับเปลี่ยนกระบวนทัศน์ใหม่ของการบริหารจัดการองค์กรของกระทรวงการคลังเพื่อนำไปสู่องค์กรแห่งนวัตกรรม ซึ่งสำนักงานคลังจังหวัดพระนครศรีอยุธยาได้รับเลือกเป็นสำนักงานคลังจังหวัดต้นแบบ

          สำนักงานคลังจังหวัดพระนครศรีอยุธยาได้ดำเนินการปรับเปลี่ยนพื้นที่ใหม่ทั้งหมดและรื้อถอนห้องมั่นคงเนื่องจากในปัจจุบันสำนักงานคลังจังหวัดได้ยุติบทบาทในการทำหน้าที่เป็นผู้แทนธนาคารแห่งประเทศไทย และได้ถ่ายโอนภารกิจด้านเหรียญกษาปณ์คืนให้แก่กรมธนารักษ์แล้ว ทำให้ไม่มีเงินคงคลังที่เป็นธนบัตรและเหรียญกษาปณ์เก็บรักษาไว้ในห้องมั่นคงอีกต่อไป โดยใช้ระยะเวลาในการปรับเปลี่ยนพื้นที่ตั้งแต่เดือนเมษายน 2556 ถึงกลางเดือนมีนาคม 2557 ระหว่างปรับปรุงสำนักงานคลังจังหวัดได้ย้ายที่ทำงานชั่วคราวไปตั้งที่สำนักงานคลังเขต 1 ชั้น 2 ถนนคลองมะขามเรียง ตำบลหอรัตนไชย และจัดงานเปิดสำนักงานของคลังจังหวัดต้นแบบอย่างเป็นทางการในวันที่ 17 มีนาคม 2557

          สำนักงานคลังจังหวัดพระนครศรีอยุธยาปรากฏหลักฐานว่ามีผู้ดำรงตำแหน่งคลังจังหวัดครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2484 โดยมี นายพัลลภ เปาริก ดำรงตำแหน่งคลังจังหวัดเป็นท่านแรก และปัจจุบันผู้ดำรงตำแหน่งคลังจังหวัดคนที่ 24 คือ นางสาวนวพร จันทร์เพ็ญ

          สำนักงานคลังจังหวัดพระนครศรีอยุธยา เดิมตั้งอยู่ที่ ตำบลประตูชัย และในปี พ.ศ. 2539 ได้ย้ายสำนักงานมาตั้งอยู่ที่ศูนย์ราชการจังหวัดพระนครศรีอยุธยา เลขที่ 123 หมู่ 3 ถนนสายเอเชีย ตำบลคลองสวนพลู อำเภอพระนครศรีอยุธยา