Huyện Chi Lăng được thành lập ngày 16 tháng 12 năm 1964 trên cơ sở hợp nhất huyện Ôn Châu và 8 xã: Vạn Linh, Y Tịch, Bằng Mạc, Bằng Hữu, Hòa Bình, Thượng Cường, Gia Lộc, Hữu Liên thuộc huyện Bằng Mạc.[2]

Sau khi thành lập, huyện Chi Lăng gồm thị trấn Đồng Mỏ và 21 xã: Bắc Thủy, Bằng Hữu, Bằng Mạc, Chi Lăng, Chiến Thắng, Gia Lộc, Hòa Bình, Hữu Kiên, Hữu Lân, Hữu Liên, Lâm Sơn, Liên Sơn, Mai Sao, Nhân Lý, Quan Sơn, Quang Lang, Thượng Cường, Vân An, Vạn Linh, Vân Thủy, Y Tịch.

Ngày 28 tháng 3 năm 1983, thành lập thị trấn Chi Lăng trên cơ sở một phần diện tích và dân số của xã Hòa Lạc, huyện Hữu Lũng và xã Chi Lăng.[3]

Ngày 11 tháng 9 năm 1989, chuyển xã Hữu Liên về huyện Hữu Lũng quản lý; chuyển xã Hữu Lân về huyện Lộc Bình quản lý

Ngày 21 tháng 11 năm 2019, sáp nhập xã Quang Lang vào thị trấn Đồng Mỏ.[4]

Huyện Chi Lăng có 2 thị trấn và 18 xã như hiện nay.