Năm 1958, Chính phủ Việt Nam Dân chủ Cộng hòa quyết định tách một phần đất của các xã Đồng Bẩm, Cao Ngạn và Hóa Thượng thuộc huyện Đồng Hỷ để thành lập thị trấn Núi Voi và tiểu khu Chiến Thắng trực thuộc thị xã Thái Nguyên.

Ngày 2 tháng 4 năm 1985, Hội đồng Bộ trưởng ban hành Quyết định Quyết định 102-HĐBT[1]. Theo đó:

• Giải thể và chuyển toàn bộ diện tích, dân số của hai phường Chiến Thắng và Núi Voi thuộc thành phố Thái Nguyên về huyện Đồng Hỷ quản lý.
• Thành lập thị trấn Chùa Hang, thị trấn huyện lỵ huyện Đồng Hỷ trên cơ sở toàn bộ diện tích và dân số của hai phường Chiến Thắng và Núi Voi vừa giải thể.

Năm 2005, thị trấn Chùa Hang được chia thành 42 tổ dân phố, đánh số từ 1 tới 42.

Ngày 18 tháng 8 năm 2017, Ủy ban thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết số 422/NQ-UBTVQH14[2]. Theo đó, chuyển thị trấn Chùa Hang về thành phố Thái Nguyên quản lý và thành lập phường Chùa Hang trên cơ sở toàn bộ 3,02 km² diện tích tự nhiên và 10.948 người của thị trấn Chùa Hang.Đến năm 2019, phường Chùa Hang được chia thành 28 tổ dân phố, đánh số từ 1 tới 28.

Ngày 23 tháng 7 năm 2019, sáp nhập tổ dân phố 2 vào tổ dân phố 1, sáp nhập hai tổ dân phố 4 và 5 thành tổ dân phố 2, sáp nhập tổ dân phố 6 vào tổ dân phố 3, sáp nhập hai tổ dân phố 7, 8 và một phần tổ dân phố 19 thành tổ dân phố 4, sáp nhập ba tổ dân phố 9, 10, 11 thành tổ dân phố 5, sáp nhập ba tổ dân phố 12, 13, 14 và một phần tổ dân phố 17 thành tổ dân phố 6, sáp nhập hai tổ dân phố 15, 16 và phần còn lại của tổ dân phố 17 thành tổ dân phố 7, sáp nhập hai tổ dân phố 18, 20 và phần còn lại của tổ dân phố 19 thành tổ dân phố 8, sáp nhập ba tổ dân phố 21, 23, 24 thành tổ dân phố 9, sáp nhập hai tổ dân phố 22 và 25 thành tổ dân phố 10, sáp nhập ba tổ dân phố 26, 27, 28 thành tổ dân phố 11.[5]