Sundsvalls församling bildades 1624 genom utbrytning ur Selångers församling. Församlingen tillkom strax efter att staden Sundsvall anlagts.

Församlingen ändrade den 4 februari 1955 namn till Sundsvalls Gustav Adolfs församling.

Sundsvalls församling ingick i gemensamt pastorat med Selångers församling (moderförsamling) 1624-1822. Sundsvalls församling utgjorde eget pastorat 1822-1947. Från och med 1948 var församlingen moderförsamling i gemensamt pastorat med Skönsmons församling.

I samband med att Sundsvalls församling och Skönsmons församling gick samman i ett gemensamt pastorat 1948 bildades en kyrklig samfällighet, se Sundsvalls Gustav Adolfs och Skönsmons kyrkliga samfällighets arkiv. I arkivet ingår protokoll, fastighetshandlingar, personalhandlingar och räkenskaper.

Den kyrkliga samfälligheten bildade ett särskilt arkiv för begravningsverksamheten, se Sundsvalls Gustav Adolfs och Skönsmons kyrkliga samfällighet. Griftegårdsnämndens arkiv. I arkivet ingår gravböcker samt övriga handlingar om begravningsverksamheten. Enstaka fastighetshandlingar ingår också i arkivet.

Hemmanet Nacksta nr 1 och 2, vilket tillhört Selånger kommun och i jordeboken upptagits inom Selångers socken men räknats till Sundsvalls stadsförsamling, överflyttades genom kungligt brev fr.o.m. år 1885 i kyrkligt avseende från Sundsvalls stad till Selångers socken.

Kungl. Maj:t beviljade den 18 december 1891 tillstånd för de personer med judisk tro som var bosatta i Sundsvall att bilda en egen församling. Församlingsföreståndare utsågs inför magistraten den 9 januari 1901. Vid 1903 års utgång avfördes medlemmarna i den judiska församling ur Sundsvalls församlings kyrkböcker för att från och med 1911 åter upptas i församlingens kyrkböcker. Den judiska församlingen förde under denna tid egna kyrkoböcker, se Sundsvalls mosaiska församlings arkiv.

Kungl. Maj:t förklarade 1929 att Brämön, omfattade Brämön nr 1 och 2, tillhörde i kommunalt och ecklesiastikt avseende Njurunda socken. Oklarhet hade rått, om ön tillhörde Njurunda eller Sundsvalls stad.

Byarna Böle och Sidsjö, som senare hörde till Sundsvall upptas i Selångers husförhörsbok A I:1.

Enligt regeringsbeslut 1974 överfördes del av Sköns församling och Selångers församling till Sundsvalls Gustav Adolfs församling. Av använd källa framgår inte vilka områden som berördes.

Enligt länsstyrelsens beslut överfördes från och med den 1 januari 1981 delar av Högom 3:115 och 3:178 inom Selångers jordregistersocken från Sundsvalls Gustav Adolfs församling till Selångers församling.

Stora delar av församlingens arkiv förstördes den 25 juni 1888 när staden Sundsvall drabbades av en omfattande brand.