Thời kỳ phong kiến

Từ giữa thời Bắc thuộc lần 2, Tổng Cao Xá đã có người sinh sống ở các làng Sơn Vi, Cẩm Đội, Thụy Vân, Mạc Cả, Phù Phong. Thời 12 sứ quân, thủ lĩnh Nguyễn Khoan từ Yên Lạc, Vĩnh Phúc đến nơi này chiếm giữ, lập thêm các làng Tề Lễ, Dục Mỹ và Vĩnh Mỗ để hình thành đất Cao Xá đến ngày nay.

Thời Đinh, Tiền Lê, Tổng Cao Xá là phụ cận Thành Phong Châu. Thời Lý, Trần Tổng Cao Xá thuộc Lộ Tam Giang (Lộ: tương đương cấp tỉnh). Thời Lê - Mạc - Lê Trung Hưng, Lê - Trịnh, Tổng Cao Xá thuộc Trấn Sơn Tây. Triều Nguyễn phân chia cấp tỉnh, tổng Cao Xá thuộc huyện Sơn Vi, Phủ Lâm Thao, Tỉnh Sơn Tây. Tổng Cao Xá gồm có 8 làng: Cao Xá, Dục Mỹ, Sơn Vi, Tề Lễ, Thụy Vân, Cẩm Đội, Phù Phong, Vĩnh Mộ.

Thời kỳ thuộc Pháp

Năm 1903, thực dân Pháp thành lập tỉnh Phú Thọ thì tổng Cao Xá trực thuộc Huyện Hạc Trì tỉnh Phú Thọ. Năm 1927, tổng Cao Xá giảm bớt một làng Sơn Vi, trả về Lâm Thao. Năm 1929, tổng Cao Xá chuyển làng Cẩm Đội và làng Thụy Vân sang tổng Minh Nông (thuộc huyện Phù Ninh, phủ Vĩnh Tường).

Thời kỳ Sau Cách mạng tháng 8/1945

Sau Cách mạng tháng 8 năm 1945, Chính phủ Việt Nam Dân chủ Cộng hòa xóa bỏ cấp tổng, mở rộng phạm vi cấp xã, xã mới Hùng Thao được thành lập trên cơ sở tổng Cao Xá với 5 thôn làng cũ là Dục Mỹ, Cao Xá, Phù Phong, Tề Lễ, Vĩnh Mộ.

Năm 1962, huyện Hạc Trì giải thể, tháng 6-1962 thành lập thành phố Việt Trì, xã Hùng Thao trở về thuộc huyện Lâm Thao.

Cuối năm 1964, thi hành quyết định 292-NV của Bộ Nội vụ về việc đổi tên một số xã của tỉnh Phú Thọ, xã Hùng Thao được đổi tên thành xã Cao Xá.

Năm 1948 Giặc pháp về phá hoại các thôn làng của xã Hùng Thao, nhân dân Hùng Thao đã lập Làng Cao Xá trở thành Làng Kháng chiến, Ngai thần của các đình của các xóm được đem lên làng Cao Xá để chạy giặc. Đình chùa và nhà dân ở các thôn làng ngoại trừ làng kháng chiến của xã Hùng Thao đều bị đốt phá. Riêng thôn Tề Lễ vì có nhà thờ Kitô nên đốt tới nhà thờ thì giặc pháp thôi không đốt nữa. Ba gia đình góc sau nhà thờ không bị đốt là nhà ông Tô Tiến Phương, nhà ông Tô Tiến Bích và nhà ông Chu Văn Thành. Tới năm 1991, các Ngai thần của các đình chuyển về từ đình Cao Xá, Một số đình chùa bị thực dân pháp đốt sau không khôi phục lại nữa bao gồm đình Dương Khê, Đình Nam Nhạc, Đình Tề Lễ.[1]

Địa giới hành chính thời kỳ đổi mới

Sau này chia các thôn làng trong xã thành 23 khu hành chính khác nhau, trong đó từ địa giới đất đai của các làng cũ chia thành các khu hành chính mới.

• Làng Dục Mỹ chia ra thành các khu hành chính: Xóm Trong, Xóm Giữa, Đầu Thành.
• Làng Cao Xá chia ra thành các khu hành chính: Đông Thịnh, An Thái, An Thịnh, Trung Cường, Hậu Cường, Tân Lĩnh, Đông Lĩnh, Sơn Lĩnh.
• Làng Phù Phong chia ra thành các khu hành chính: Kiến Thiết, Phong Vân A, Phong Vân B.
• Làng Tề Lễ chia ra thành các khu hành chính: Tề Lễ, một phần Nam Nhạc, một phần Nguyễn Xá A, Hạ Thôn, Thị Tứ.
• Làng Vĩnh Mộ được chia ra thành các khu hành chính: Một phần cũ xóm Nam nhạc, Nguyễn Xá A, toàn bộ Nguyễn Xá B, Dương Khê Đông, Dương Khê Tây, Thanh Hà.