Valbo församling bildades under medeltiden. Omkring 1400 utbröts Gävle församling (delvis motsvarande senare tids Gävle Heliga Trefaldighets församling).

Valbo församling var moderförsamling i gemensamt pastorat med Hille församling till och med 1602. 1602-1849 ingick Valbo i gemensamt pastorat med Gävle församling (moderförsamling). Från och med 1849 var Valbo församling ett eget pastorat.

Genom kungligt brev 1864 överfördes till Valbo församling Hemlingby från Gävle församling.

Genom kungliga brev 1910, 1918, 1934 och 1939 införlivades med Gävle områden från Valbo socken. 1939 överfördes även vissa områden från Gävle till Valbo. Av använd källa framgår inte vilka fastigheter som berördes.

Enligt kungligt beslut 1939 har vissa delar av Fleräng överflyttats från Valbo socken till Älvkarleby socken (Skutskärs församling) i Uppsala län.

Enligt kungligt beslut 1941 har en del av fastigheten Stenbäck överflyttats från Valbo till Gävle.

Vissa byar och gårdar har haft skiftande församlingstillhörighet:
Brännfallet, tillhörande Hedesunda, upptas i Valbo husförhörslängder A I:7-
Kastet i Gävle upptas i Valbo husförhörslängd A I:2
Kristienlund i Gävle upptas i Valbo husförhörslängder A I:8-10
Lexe i Gävle upptas i Valbo husförhörslängder A I: 2-4
Sikvik i Gävle upptas i Valbo husförhörslängder A I:8-15
Införå, tillhörande Valbo, upptas i Hille husförhörslängder A I:1-
Lundbo, tillhörande Valbo, upptas i Hille husförhörslängder A I:1-
Smörnäs, tillhörande Valbo, upptas i Hille husförhörslängder A I:1-