Địa bàn xã Cao Dương hiện nay trước đây vốn là ba xã: Cao Dương, Hợp Châu, Tân Thành.

Trước khi sáp nhập, xã Cao Dương có diện tích 20,23 km², dân số là 4.792 người, mật độ dân số đạt 237 người/km². Xã Hợp Châu có diện tích 16,13 km², dân số là 4.055 người, mật độ dân số đạt 251 người/km². Xã Tân Thành có diện tích 26,76 km², dân số là 5.520 người, mật độ dân số đạt 206 người/km², có 11 xóm: Chợ Nội, Đồng An, Đồng Thành, Ông Cây, Phượng Sồ, Phương Viên, Suối Sỏi, Mỹ Tân, Tân Thành, Bặc Rặc, Tiên Hội.

Ngày 17 tháng 12 năm 2019, sáp nhập toàn bộ diện tích và dân số của hai xã Hợp Châu và Tân Thành vào xã Cao Dương.[2]