Sau năm 1975, địa bàn thị trấn Cát Tiên ngày nay thuộc xã Đồng Nai, huyện Phước Long, tỉnh Sông Bé.

Ngày 29 tháng 12 năm 1981, Quốc hội ban hành nghị quyết chuyển xã Đồng Nai về huyện Đạ Huoai, tỉnh Lâm Đồng quản lý.[4]

Ngày 6 tháng 3 năm 1984, Hội đồng Bộ trưởng ban hành Quyết định 38-HĐBT[5]. Theo đó, chia xã Đồng Nai thành 4 xã: Đồng Nai, Quảng Ngãi, Phù Mỹ, Phước Cát.

Ngày 6 tháng 6 năm 1986, Hội đồng Bộ trưởng ban hành Quyết định 67-HĐBT[1]. Theo đó:

• Giải thể xã Đồng Nai để thành lập thị trấn Đồng Nai và 4 xã: Đức Phổ, Gia Viễn, Nam Ninh, Tiên Hoàng
• Chia xã Phù Mỹ thành hai xã Phù Mỹ và Mỹ Lâm.

Cùng ngày, huyện Đạ Huoai được chia thành 3 huyện: Đạ Huoai, Đạ Tẻh và Cát Tiên[6]; thị trấn Đồng Nai và xã Phù Mỹ chuyển sang trực thuộc huyện Cát Tiên mới thành lập. Huyện lỵ huyện Cát Tiên đặt tại thị trấn Đồng Nai.

Ngày 29 tháng 12 năm 2013, Chính phủ ban hành Nghị quyết số 134/NQ-CP[2]. Theo đó, hợp nhất toàn bộ diện tích và dân số của xã Phù Mỹ vào thị trấn Đồng Nai và đổi tên thị trấn Đồng Nai thành thị trấn Cát Tiên.

Sau khi thành lập, thị trấn Cát Tiên có 2.025,81 ha diện tích tự nhiên, dân số là 11.319 người.