Fue creada el 10 de diciembre de 1883, por el presidente Domingo Santa María, a partir de la división del antiguo departamento de Rancagua, que integraba la provincia de Santiago, del que se segregó 10 subdelegaciones que pasaron a formar parte del departamento de Melipilla.^[1]​^[2]​ La ley que creó la provincia fue publicada en el Diario Oficial el 26 de diciembre de ese año.^[2]​

El primer intendente de O'Higgins fue Tristán Matta, anteriormente intendente de Curicó, quien asumió el 31 de diciembre de 1883, y fue reemplazado el 20 de abril de 1885.^[3]​ La ley además estableció que la provincia elegiría un senador, el departamento de Rancagua sería representado por dos diputados y los de Maipo y Cachapoal por uno cada uno.^[4]​

Originalmente la provincia contó con los siguientes departamentos:

La Constitución de 1925 repitió la organización política de la provincia, dividida en departamentos, subdelegaciones y distritos.

En 1928, se suprimió la provincia de O'Higgins, que se divide para formar las nuevas provincia de Santiago y provincia de Colchagua, y se modifican los límites departamentales. Esto, debido al Decreto con Fuerza de Ley 8582 del 28 de enero de 1928, que estableció:

Artículo 1.o Divídese el país en las siguientes provincias, departamentos y territorios: [...]

PROVINCIA DE SANTIAGO.- Capital Santiago.- Departamentos: Santiago, Melipilla y Maipo;
PROVINCIA DE COLCHAGUA.- Capital Rancagua.- Departamentos: Rancagua, Cachapoal, Caupolicán, San Fernando y Santa Cruz;

Art. 2.o Los departamentos tendrán por límites los fijados por el decreto-ley número 354, de 17 de Marzo de 1925, y sus actuales cabeceras, con las modificaciones siguientes, además de las arriba indicadas: [...]
13. El departamento de Rancagua estará formado por el territorio del actual departamento de este nombre, por el de las antiguas subdelegaciones 5.a Idahue, 6.a Coltauco, 7.a Almendro y 8.a Parral, del actual departamento de Cachapoal, y por la parte del actual departamento de Caupolicán, que queda comprendida dentro de la hoya hidrográfica del alto río Cachapoal, aguas arriba de su confluencia con el río Claro;

14. El departamento de Cachapoal estará formado por el territorio de las antiguas subdelegaciones 1.a Peumo 2.a Codao, 3.a El Carmen y 4.a El Manzano, del departamento de este nombre; por las antiguas subdelegaciones 16 Quilamuta, 17 Carén, 18 Alhué y 19 El Asiento, del actual departamento de Melipilla, y por las antiguas subdelegaciones 9.a Zúñiga, 10 Pichidegua, 11 Pencahue, 12 Tagua-Tagua y 16 Larmahue, del actual departamento de San Vicente. La cabecera del departamento de Cachapoal es la Villa de San Vicente;

DFL 8582.^[5]​

El 24 de enero de 1934 se restituyó la provincia de O'Higgins, por la Ley 5.376. Se conformó por los siguientes departamentos:^[6]​

Durante los años 1970 ocurrió un nuevo cambio en la división política-administrativa del país, con la creación de las regiones, subdivididas en provincias. La región es regida por un intendente, y la provincia es regida por un gobernador. Se reforma el nivel provincial y el nivel comunal. Se suprimen los departamentos y distritos (estos últimos actualmente se utilizan por el INE como distritos censales para efectos de los Censos).

El 1 de enero de 1976 entra en vigencia la Región del Libertador General Bernardo O'Higgins, a partir de las provincias de O'Higgins y Colchagua, la cual es dividida inicialmente en dos nuevas provincias: O'Higgins, que posteriormente pasó a ser denominada Cachapoal, y Colchagua. En 1979 se agregó la costera provincia Cardenal Caro,^[7]​ creada a partir del territorio del antiguo departamento Cardenal Caro, que pertenecía a la provincia de Colchagua.

Esta lista está incompleta.

• Historia de la división político administrativa de Chile