Trước đây, Bãi Thơm là một ấp thuộc xã Hàm Ninh.

Ngày 17 tháng 2 năm 1979, Hội đồng Chính phủ ban hành Quyết định 50-CP[4]. Theo đó, sáp nhập ấp Bãi Thơm và ấp Hòn Một của xã Hàm Ninh vào xã Cửa Cạn.

Ngày 24 tháng 4 năm 1993, Chính phủ ban hành Nghị định 19-CP. Theo đó, thành lập xã Bãi Thơm trên cơ sở tách một phần diện tích và dân số của hai xã Cửa Cạn và Hàm Ninh.

Ngày 9 tháng 12 năm 2020, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết số 1109/NQ-UBTVQH14 về việc thành lập thành phố Phú Quốc trên cơ sở toàn bộ diện tích và dân số của huyện Phú Quốc[5], xã Bãi Thơm thuộc thành phố Phú Quốc như hiện nay.