В рамках административно-территориального устройства, городской округ соответствует административно-территориальной единице город краевого значения Чайковский с подчинёнными ему населёнными пунктами.
Городской округ занимает площадь 2155 км². На севере граничит с Еловским, на востоке — с Куединским муниципальными округами Пермского края, на юго-востоке и юге — с Башкортостаном, на западе, юго-западе и юге — с Удмуртией.
С 1924 до 1962 гг. на большей части территории современного городского округа существовал Фокинский район Уральской области, с 1934 года — Свердловской области, с 1938 года — Пермской (Молотовской) области РСФСР. В 1956 году был образован рабочий посёлок Чайковский. В 1962 году он был преобразован в город районного подчинения, а Фокинский район переименован в Чайковский район с переносом райцентра из села Фоки в этот город[5].
1 февраля 1963 года город Чайковский отнесён к категории городов областного подчинения, а Чайковский район был упразднён в пользу укрупнённого Куединского сельского района. В 1964 году Чайковский район был восстановлен, однако райсовет и райисполком не формировались, в связи с чем все советы района подчинялись Чайковскому горсовету. 1 марта 1994 года Чайковский район окончательно прекратил своё существование как административно-территориальная единица: все населённые пункты бывшего района были окончательно подчинены городу областного (с 2005 года краевого) значения Чайковскому[6][7].
В рамках организации местного самоуправления с 2004 до 2018 гг. здесь функционировал Чайковский муниципальный район. В 2018 году Чайковский муниципальный район был упразднён, а все входившие в его состав поселения (городское и сельские) объединены в единое муниципальное образование — Чайковский городской округ[8][9].
В рамках административно-территориального устройства Пермского края к городу краевого подчинения Чайковскому соответственно относится 51 административно-территориальная единица, из них 1 городской населённый пункт (город), остальные — сельские населённые пункты[7].