Trước năm 2015

Trước năm 2015, thị xã Duyên Hải ngày nay là một phần huyện Duyên Hải. Huyện lỵ huyện Duyên Hải khi đó là thị trấn Duyên Hải.

Từ năm 2015 đến nay

Ngày 15 tháng 5 năm 2015, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết 934/NQ-UBTVQH13[1] về việc thành lập thị xã Duyên Hải thuộc tỉnh Trà Vinh. Theo đó:

• Thành lập thị xã Duyên Hải trên cơ sở tách thị trấn Duyên Hải và 5 xã Dân Thành, Hiệp Thạnh, Long Hữu, Long Toàn, Trường Long Hòa thuộc huyện Duyên Hải.
• Thành lập phường 1 trên cơ sở toàn bộ 200,54 ha diện tích tự nhiên và 12.493 nhân khẩu của thị trấn Duyên Hải, 1.150 ha diện tích tự nhiên và 1.747 nhân khẩu của xã Long Toàn.
• Thành lập phường 2 trên cơ sở 790,67 ha diện tích tự nhiên và 6.253 nhân khẩu của xã Long Toàn, 362,73 ha diện tích tự nhiên và 6.456 nhân khẩu của xã Long Hữu.

Thị xã Duyên Hải có 17.709,64 ha diện tích tự nhiên và 56.241 nhân khẩu với 7 đơn vị hành chính trực thuộc, gồm 2 phường và 5 xã.