Trước đây, phường Cát Lái thuộc Quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh, được thành lập vào ngày 6 tháng 1 năm 1997 trên cơ sở 669 ha diện tích tự nhiên và 6.567 người của xã Thạnh Mỹ Lợi thuộc huyện Thủ Đức cũ.[1]

Ngày 9 tháng 12 năm 2020, Ủy ban thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết 1111/NQ-UBTVQH14 về việc thành lập thành phố Thủ Đức trên cơ sở sáp nhập toàn bộ diện tích và dân số của Quận 2, Quận 9 và quận Thủ Đức[4], phường Cát Lái thuộc thành phố Thủ Đức như hiện nay.