Trước năm 2002, địa bàn huyện Cù Lao Dung ngày nay nằm trong huyện Long Phú cùng thuộc tỉnh Sóc Trăng. Huyện Cù Lao Dung được thành lập dựa trên cơ sở chia tách một phần huyện Long Phú cũ, gồm toàn bộ diện tích tự nhiên và dân số của các xã sau:

• Xã An Thạnh 1: diện tích tự nhiên 48,326 km² và dân số 13.196 người
• Xã An Thạnh 2: diện tích tự nhiên 73,1941 km² và dân số 21.068 người
• Xã An Thạnh 3: diện tích tự nhiên 73,1973 km² và dân số 15.490 người
• Xã Đại Ân 1: diện tích tự nhiên 41,2855 km² và dân số 8.277 người

Ngày 11 tháng 1 năm 2002, Chính phủ Việt Nam ban hành Nghị định số 04/2002/NĐ-CP về việc điều chỉnh địa giới hành chính huyện Long Phú để thành lập huyện Cù Lao Dung; thành lập xã, thị trấn thuộc huyện Cù Lao Dung, tỉnh Sóc Trăng như sau:

• Thành lập huyện Cù Lao Dung trên cơ sở 23.606,29 ha diện tích tự nhiên và 58.031 nhân khẩu của các xã An Thạnh 1, An Thạnh 2, An Thạnh 3 và Đại Ân 1 thuộc huyện Long Phú.
• Thành lập các xã, thị trấn thuộc huyện Cù Lao Dung sau đây:
  • Thành lập xã An Thạnh Tây trên cơ sở 1.759,55 ha diện tích tự nhiên và 4.620 nhân khẩu của xã An Thạnh 1.
  • Thành lập thị trấn Cù Lao Dung (thị trấn huyện lỵ) trên cơ sở 905,7 ha diện tích tự nhiên và 5.148 nhân khẩu của xã An Thạnh 2
  • Thành lập xã An Thạnh Đông trên cơ sở 4.195,84 ha diện tích tự nhiên và 9.159 nhân khẩu của xã An Thạnh 2.
  • Thành lập xã An Thạnh Nam trên cơ sở 2.721,1 ha diện tích tự nhiên và 5.509 nhân khẩu của xã An Thạnh 3.

Sau khi điều chỉnh địa giới hành chính để thành lập các xã và thị trấn, huyện Cù Lao Dung có 8 đơn vị hành chính gồm các xã An Thạnh 1, An Thạnh 2, An Thạnh 3, Đại Ân 1, An Thạnh Tây, An Thạnh Đông, An Thạnh Nam và thị trấn Cù Lao Dung.