Lechosław Herz zaproponował utworzenie parku krajobrazowego w dolinie Bugu już w 1976 roku. Inicjatywa ta spotkała się z dużym zainteresowaniem Komisji Ochrony Przyrody Zarządu Okręgu Warszawskiego Ligi Ochrony Przyrody oraz zyskała poparcie prof. dr. hab. Stefana Kozłowskiego, który wówczas formułował zasady tworzenia wielofunkcyjnego systemu obszarów chronionych w Polsce. Ważną rolę w promowaniu tej inicjatywy odegrało Regionalne Towarzystwo Przyjaciół Broku, organizując sesję wyjazdową na teren proponowanego parku, oraz Mazowiecki Ośrodek Badań Naukowych, który zorganizował konferencję z udziałem zainteresowanych województw.

Choć sytuacja polityczna na początku lat 80. spowodowała zawieszenie działań dotyczących projektowanego parku, w 1986 roku Wojewódzcy Konserwatorzy Przyrody z Siedlec (Zbigniew Kaszuba), Ostrołęki (Wiesław Staniszewski) i Ciechanowa (Halina Chiczewska), w porozumieniu z Wydziałami Ochrony Środowiska, Gospodarki Wodnej i Geologii Urzędów Wojewódzkich w Siedlcach, Ostrołęce i Ciechanowie, zlecili zespołowi Rzeczoznawców Towarzystwa Urbanistów Polskich opracowanie dokumentacji Nadbużańskiego Parku Krajobrazowego. Dokumentację opracowywano w latach 1987-1992, a głównym wykonawcą był mgr inż. Bolesław Król (Towarzystwo Urbanistów Polskich, Warszawa) wraz z zespołem pracowników naukowych i technicznych Wyższej Szkoły Rolniczo-Pedagogicznej w Siedlcach oraz służb planowania przestrzennego w Siedlcach, Ostrołęce i Ciechanowie.

Wyniki prac zostały zaopiniowane przez Wojewódzkie Komisje Ochrony Środowiska i Ochrony Przyrody. Działalność informacyjna i popularyzatorska, a także uwzględnienie idei parku przy opracowywaniu miejscowych planów zagospodarowania przestrzennego, sprawiły, że idea utworzenia parku weszła do obiegu planistycznego i świadomości publicznej jeszcze przed jego formalnym powołaniem. Dokumentacja uzasadniająca utworzenie parku zyskała uznanie, a autorzy otrzymali nagrodę Ministra Ochrony Środowiska w 1994 roku.

Nadbużański Park Krajobrazowy miał obejmować 32 jednostki administracyjne, w tym 4 miasta i 28 gmin wiejskich w województwach ostrołęckim, siedleckim, ciechanowskim i łomżyńskim. Powierzchnia parku wraz z otuliną miała wynosić 222 152 ha, jednak nie udało się go utworzyć w takich granicach. Rozporządzeniem Nr 36/93 Wojewody Siedleckiego z dnia 30 września 1993 roku Nadbużański Park Krajobrazowy został formalnie powołany na obszarze województwa siedleckiego, obejmując 76 519 ha na terenie 10 gmin: Jadów (powiat Wołomin), Łochów, Sadowne, Stoczek, Miedzna, Korytnica, Liw (powiat Węgrów), Kosów Lacki, Ceranów i Sterdyń (powiat Sokołów Podlaski).

Następnie Rozporządzeniem Nr 15/94 Wojewody Ciechanowskiego z dnia 8 kwietnia 1994 roku park został powołany na obszarze 6 326,7 ha w województwie ciechanowskim, na terenie gmin Pułtusk i Pokrzywnica (powiat Pułtusk). Kolejnym aktem prawnym było Rozporządzenie Nr 13/98 Wojewody Łomżyńskiego z dnia 19 maja 1998 roku, powołujące park na powierzchni 996 ha (łącznie z otuliną) na terenie gmin Nur i Zaręby Kościelne w województwie łomżyńskim.

Znaczna część obszaru projektowanego parku i jego strefy ochronnej znajdowała się w województwie ostrołęckim (Puszcza Biała) – 139 111 ha (62,6% całego obszaru), jednak ostatecznie na tym terenie park nie został utworzony, przez co cenne przyrodniczo tereny Puszczy Białej i prawego brzegu Bugu nie są obecnie objęte ochroną prawną.

W dniu 1 grudnia 1997 roku powołano pierwszego dyrektora, co rozpoczęło tworzenie zarządu NPK. Po reformie administracyjnej kraju w 1999 roku cały obszar NPK i jego otuliny znalazł się w granicach województwa mazowieckiego. Rozpoczęto prace nad powiększeniem obszaru parku, które zakończyły się sukcesem w negocjacjach z gminami Sterdyń, Sabnie, Repki, Korczew, Przesmyk, Paprotnia i Platerowa. W dniu 26 marca 2002 roku Wojewoda Mazowiecki podpisał Rozporządzenie Nr 30 w sprawie Nadbużańskiego Parku Krajobrazowego oraz jego powiększenia (pow. 74 136,5 ha, a razem z otuliną 113 671,7 ha), obejmując granicami parku gminy: Korczew, Paprotnia, Przesmyki (powiat Siedlce), Repki, Sabnie oraz część gminy Sterdyń (powiat Sokołów Podlaski) i Platerów (powiat Łosice). Znaczenie tego aktu podkreśla fakt, że od połowy lat 90. w Polsce utworzono zaledwie kilka parków krajobrazowych.

W dniu 1 stycznia 2010 roku NPK wszedł w skład Mazowieckiego Zespołu Parków Krajobrazowych, podlegając jego dyrekcji w Otwocku, stając się jego największą częścią.