Phần lớn địa bàn thị trấn Diên Sanh hiện nay trước đây vốn là xã Hải Thọ thuộc huyện Hải Lăng.

Ngày 1 tháng 8 năm 1994, thị trấn Hải Lăng, thị trấn huyện lỵ huyện Hải Lăng được thành lập trên cơ sở một phần diện tích và dân số của các xã Hải Lâm và Hải Thọ.

Trước khi sáp nhập, thị trấn Hải Lăng có diện tích 2,71 km², dân số là 3.150 người, mật độ dân số đạt 1.162 người/km². Xã Hải Thọ có diện tích 21,89 km², dân số là 5.354 người, mật độ dân số đạt 245 người/km².

Ngày 17 tháng 12 năm 2019, sáp nhập toàn bộ diện tích và dân số của xã Hải Thọ vào thị trấn Hải Lăng thành thị trấn Diên Sanh.[1]