Ο Νομός Κοζάνης αποτελεί κυρίως το νότιο τμήμα της Δυτικής Μακεδονίας με έκταση 3516 τ. χλμ. Στο χώρο του δεσπόζουν τα ορεινά συγκροτήματα του Βοίου (συνέχεια της Πίνδου), το ʼσκιο 2111 μ. (Σνιάτσικο), και το Μουρίκι. Μια συνεχής οροσειρά πουν ξεκινά από τα Χάσια-Αντιχάσια, συνεχίζει στα Καμβούνια, τα Πιέρια και το Βέρμιο. Η μεγαλύτερη πεδινή έκταση είναι αυτή της λεκάνης της Πτολεμαίδας, ενώ μικρότερες πεδινές εκτάσεις εκτείνονται από την πόλη της Κοζάνης προς την περιοχή του Αλιάκμονα. Ο Αλιάκμονας δεσπόζει στο Βόιο, ενώ στο μέσο ρου του διαμορφώθηκε τεχνητή λίμνη, η οποία στο Νομό Κοζάνης εκτείνεται από την περιοχή του Βελβεντού και των Σερβίων, έως και την περιοχή της Αιανής.

Ο Νομός Κοζάνης, όπως και η υπόλοιπη Δυτική Μακεδονία, υπήρξε χώρος μεγάλων γεωλογικών αλλαγών. Περίπου 60 εκατομμύρια χρόνια πριν, η σύγκρουση της ευρωπαϊκής με την αφρικανική ωκεάνια πλάκα οδήγησε στη κατάκλυση του χώρου και τη δημιουργία μιας νέας θάλασσας που εκτείνονταν από την Αδριατική έως τη Θεσσαλική πεδιάδα. Η έντονη ηφαιστειακή δραστηριότητα των γειτονικών περιοχών και η τέφρα κάλυψε μεγάλες εκτάσεις. Απολιθωμένοι κορμοί 20 εκατομμυρίων ετών έχουν βρεθεί στα Καστανοχώρια του Βοίου, στο Σκαλοχώρι, τη Δαμασκηνιά και στη Μόρφη. Νέες γεωλογικές αλλαγές οδήγησαν στην απόφραξη της λεκάνης, στα υπολείμματα όμως της οποίας υπήρχε μεγάλη ανάπτυξη της χλωρίδας και της πανίδας. Νεότερες αποθέσεις ιζημάτων του Πλειόκενου, ενταφίασαν την χλωρίδα και την πανίδα, τα οποία σταδιακά απολιθώθηκαν. Απολιθώματα σπονδυλωτών αυτής της περιόδου βρέθηκαν στην Κοζάνη, στο Τσοτύλι, στη Νεάπολη, και στη πλούσια σε λιγνίτη λεκάνη της Πτολεμαίδας. Στη λεκάνη της Πτολεμαίδας – Κοζάνης ιζήματα άρχισαν να αποτίθενται πριν από 13 εκατομμύρια χρόνια. Μέσα σε αυτά παρεμβάλλονται λιγνιτικοί ορίζοντες των οποίων ο σχηματισμός συντελείται με τη διαδικασία της ανθρακογένεσης. Υπολογίζεται ότι από αυτή τη διαδικασία υπάρχουν σήμερα στα λιγνιτορυχεία της λεκάνης της Πτολεμαίδας και Αμυνταίου 3100 Χ 1000.000 τόνοι λιγνίτη.

Οι πρώτοι άνθρωποι στη περιοχή εμφανίζονται ήδη από τη Παλαιολιθική εποχή, όπως δείχνουν τα λίθινα εργαλεία που βρέθηκαν στη περιοχή της Σιάτιστας. Κατά την νεολιθική περίοδο, όπως έχει αποδείξει η αρχαιολογική έρευνα, δημιουργούνται πολλοί οικισμοί. Έρευνες στους οικισμούς αυτής της περιόδου με πολύ σημαντικά αποτελέσματα, έγιναν στη περιοχή της Αιανής, στη παραλίμνια περιοχή του Αλιάκμονα (Σέρβια, Βελβεντό, Ρύμνιο) στην Κίτρινη Λίμνη, Στην Εορδαία (Μαυροδένδρι, Ποντοκώμη) στο Βόιο, και στην περιοχή της Κοζάνης. Στην χαλκοκρατία μεγάλο κέντρο της περιοχής είναι η Αιανή και η περιοχή της, ευρήματα από αυτή την περίοδο υπάρχουν και σε άλλες θέσεις του Νομού. Νεκροταφεία κυρίως της εποχής του Σιδήρου αλλά και οικιστικά κατάλοιπα αυτής της εποχής έχουν ανασκαφεί σε ολόκληρο το Νομό.

Από τα Αρχαϊκά χρόνια, δεσπόζουσα είναι η θέση της Αιανής, ως πρωτεύουσας του βασιλείου της Ελίμειας. Στα κλασικά καθώς και στα ελληνιστικά-ρωμαϊκά χρόνια αναπτύσσονται πολλές πόλεις και μικρότερες κώμες στην Ελίμεια, στην Ορεστίδα (το νότιο τμήμα της, δηλαδή η περιοχή του Βοίου, ανήκει σήμερα στο Νομό Κοζάνης) και στην Εορδαία. Σημαντικοί επισκέψιμοι χώροι αυτών των εποχών είναι η αρχαία Αιανή, η αρχαία πόλη στον Πολύμυλο, οι Μακεδονικοί τάφοι στην Σπηλιά και τους Πύργους Εορδαίας, η αρχαία πόλη στην Απιδέα, στη Ποντοκώμη, στον Περδίκκα. Σημαντικοί οικισμοί- κάστρα είναι προσιτά και επισκέψιμα τόσο στη περιοχή του Βοίου όσο και στη περιοχή της Εορδαίας.

Κατά τη βυζαντινή περίοδο, ο Νομός ακολούθησε τη μοίρα της υπόλοιπης Δυτικής Μακεδονίας, στις βόρειες επαρχίες του βυζαντινού κόσμου. Τις επιδρομές των γότθων κατά τον 5ο αι. ακολούθησαν οι επιδρομές των Σλάβων από τα μέσα του 6ου αι. και έπειτα. Τη μικρή περίοδο ηρεμίας αναστάτωσαν οι επεκτάσεις του κράτους των Βουλγάρων Συμεών και Σαμουήλ, τις οποίες το 1018 ο Βασίλειος ο Β΄ κατάφερε να θέσει υπό έλεγχο. Ακολουθούν οι Νορμανδοί στο τέλος του 11ου αι., και οι Σέρβοι από τα τέλη του 13ου και κυρίως με τον Στέφανο Ντούσαν από το 1333, ο οποίος εκμεταλλεύτηκε τον εμφύλιο πόλεμο των Βυζαντινών. Η σημαντικότερη και σπουδαιότερη πόλη αυτής της περιόδου στο Νομό Κοζάνης είναι τα Σέρβια. Η οχύρωση της πόλης κατασκευάσθηκε σταδιακά και φαίνεται ότι ανακατασκευάσθηκε ριζικά μετά τις καταστροφές που υπέστη από τους σταυροφόρους κατά τον 13ο αι. Το κάστρο αυτό αποτελεί σήμερα και το σπουδαιότερο επισκέψιμο αμυντικό μνημείο της μεσαιωνικής περιόδου στο Νομό Κοζάνης. Από αυτή τη περίοδο όμως δεν λείπουν κυρίως τα λατρευτικά μνημεία κυρίως εκκλησίες, και κάποια μοναστήρια τα οποία εκτός των Σερβίων συναντούνται στο Βελβεντό, την Αιανή, στο Βόιο (Σισάνι) και στην Εορδαία (Πύργοι).

Η περιοχή της Κοζάνης πέρασε στην κυριαρχία των Οθωμανών μαζί με την υπόλοιπη Δυτική Μακεδονία λίγο πριν τη μάχη του Κοσσυφοπεδίου το 1389. Κατά τα χρόνια της Τουρκοκρατίας εκτός από τις εκτεταμένες εγκαταστάσεις τουρκικών πληθυσμών, παρατηρούνται μετακινήσεις Ηπειρωτών προς τη περιοχή. Αποτέλεσμα αυτών των μετακινήσεων είναι και η ίδρυση της Κοζάνης ίσως στις αρχές του 16ου αι. Η μεταφορά της επισκοπής το 1745 από τα Σέρβια στη Κοζάνη φανερώνει την γρήγορη ανάπτυξη της πόλης η οποία υπερτερεί δημογραφικά των Σερβίων περίπου από τις αρχές του 17ου αι. Από πληθυσμούς της περιοχής του Βοίου και των Γρεβενών συγκροτήθηκε και η πόλη της Σιάτιστας κατά τον 17ο και 18ο αι. Από τη Κοζάνη και τη Σιάτιστα ξεκινά και η δυτικομακεδονική εμπορική αποδημία προς τις πόλεις της πρώην Γιουγκοσλαβίας, της Ρουμανίας, της Αυστρίας και της Ουγγαρίας. Εκτός από την ανάπτυξη της οικονομίας, η συμβολή των Δυτικομακεδόνων αποδήμων υπήρξε τεράστιας σημασίας, καθώς μεγάλο μέρος των περιουσιών τους διέθεσαν για την ελευθερία της πατρίδας καθώς και για την ενίσχυση των γραμμάτων της παιδείας και του πολιτισμού γενικότερα.

Από τα μέσα του 18ου αι. η οικονομική ανάπτυξη οδήγησε στην άνθηση της αρχιτεκτονικής στη περιοχή. Δυστυχώς στη Κοζάνη σώζονται μόνο λίγα παραδείγματα από τα αρχοντικά αυτής της εποχής, όπως αυτό του Βούρκα, του Βούρκα- Κατσικά και του Λασσάνη. Περισσότερα αρχοντικά (περίπου 25) διασώζονται στη Σιάτιστα, η οποία υπήρξε σπουδαίο οικονομικό κέντρο, και η ανάπτυξη αυτή διαφαίνεται μέσα από την ποσότητα και ποιότητα των αρχοντικών της. Η Εράτυρα υπήρξε σημαντικό οικονομικό και καλλιτεχνικό κέντρο αυτή τη περίοδο και διασώζει σήμερα πολλά από τα αρχοντικά της αλλά και αγροτικές κατοικίες αυτής της περιόδου. Αντίστοιχα αλλά σε μικρότερη κλίμακα παρατηρούνται αξιόλογα αρχιτεκτονικά δείγματα στο Τσοτύλι, στη Βλάστη και τους Πύργους Εορδαίας. Στο δυτικό τμήμα του Βοίου, συναντούνται επίσης παραδοσιακοί οικισμοί, αρχιτεκτονικά σύνολα ή και μεμονωμένα κτίσματα όπως τα πετρόκτιστα γεφύρια. Ο Πεντάλοφος αποτελεί το σημαντικότερο παραδοσιακό οικισμό της περιοχής. Είναι το χωριό των μαστόρων της πέτρας, οι οποίοι οργανωμένοι σε σινάφια και συντεχνίες έχτιζαν σε ολόκληρη τη Μακεδονία και τη Θεσσαλία. Της ίδιας περιόδου ή λίγο νεώτερα παραδοσιακά σύνολα σώζονται στο Βυθό στην Αγία Σωτήρα, στον Αυγερινό, στο Κρημίνι, και κυρίως το Δίλοφο, το οποίο ίσως σώζει τα ομορφότερα παραδοσιακά δείγματα στο Βόιο. Στο Βόιο συναντούνται και τα πανέμορφα παραδοσιακά πέτρινα γεφύρια, τα οποία βρίσκονται κυρίως στο ποτάμι της Πραμόρτσας.. Πέτρινα γεφύρια, δύο συνολικά, υπάρχουν και στους Πύργους Εορδαίας. Σε πολλά από τα παραπάνω χωριά αλλά και σε πολλά άλλα του Νομού, λειτουργούν λαογραφικά μουσεία και μερικά ιστορικά, τα οποία διασώζουν έως ένα βαθμό το παραδοσιακό πλούτο των τελευταίων αιώνων της Τουρκοκρατίας. Πολλές εκκλησίες και μοναστήρια που σώζονται σήμερα στο Νομό ιδρύθηκαν κατά την τουρκοκρατία.

Στο τέλος του 20ου αιώνα ο Νομός Κοζάνης ήταν κυρίως γνωστός ως το ενεργειακό κέντρο της χώρας, καθώς περίπου το 75% της ηλεκτρικής ενέργειας παράγονταν εδώ. Σήμερα αν και ο Νομός συνεχίζει να αποτελεί το μεγαλύτερο ενεργειακό κέντρο η κατάσταση είναι διαφορετική. Τα βουνά που περιτριγυρίζουν τις μεγάλες πεδινές λεκάνες κρύβουν τοπία σπάνιας και ανέγγιχτης ομορφιάς. Στο ʼσκιο και το Μουρίκι με τα ατέλειωτα δάση από δρυς, οξιές και καστανιές, λειτουργούν παραδοσιακοί ξενώνες και ξενοδοχεία. Στα Πιέρια με τα ατέλειωτα πευκοδάση και στους πρόποδές τους στο Βελβεντό και την τεχνητή λίμνη του Αλιάκμονα οι τουριστικές υποδομές είναι ήδη ικανοποιητικά και αποτελεσματικά ανεπτυγμένες. Κατά τον ίδιο τρόπο αναπτύχθηκαν οι τουριστικές υποδομές στη περιοχή της Σιάτιστας και του Μπούρινου. Τα παραδοσιακά μαστοροχώρια του Βοίου, ξαναποκτούν ζωή καθώς οι κάτοικοί τους επιστρέφουν και τα συντηρούν με μεράκι. Στις σύγχρονες πόλεις αναβιώνουν οι παραδοσιακές γιορτές και τα πανηγύρια, με κορυφαίο ίσως γεγονός την παραδοσιακή αποκριά της Κοζάνης που αποσπά εύλογα την αγάπη και τον θαυμασμό των επισκεπτών.