W okresie międzywojennym Bydgoszcz wchodziła w skład województwa poznańskiego (1920–1938) i pomorskiego (1938–1939). Po wybuchu II wojny światowej przywrócono rejencję bydgoską, ale w innym kształcie, niż przed 1920 r., gdyż tym razem miasto wcielono do prowincji Gdańsk-Prusy Zachodnie.
Województwo bydgoskie zostało ustanowione na początku marca 1945 r., po wyzwoleniu tego obszaru spod okupacji hitlerowskiej. Początkowo nawiązywało ono do przedwojennego województwa pomorskiego. Od kwietnia 1945 r. po wydzieleniu województwa gdańskiego, obejmowało tylko południową część „Wielkiego Pomorza” stanowiąc obszar przejściowy między regionami centralnymi (warszawskie, łódzkie), a nadmorskimi. Po reformie administracyjnej w 1950 r. województwo zostało przemianowane na bydgoskie i skorygowane (wyłączono na rzecz Mazowsza powiat lubawski, włączono z Wielkopolski powiaty: mogileński i żniński). Kolejna reforma administracyjna z 1975 r. podzieliła to województwo na trzy mniejsze: bydgoskie, toruńskie i włocławskie. Przy okazji tej reformy wyłączono z województwa bydgoskiego do ościennych województw niektóre gminy (Konarzyny, Lipnica, Białośliwie, Łobżenica, Wyrzysk, Wysoka, Orchowo). Okrojone województwo bydgoskie było stosunkowo duże obszarowo (3 miejsce w kraju) oraz dosyć ludne (ponad 1 mln mieszkańców).