Năm 1698, Dĩ An thuộc tổng Bình An, huyện Phước Long, dinh Trấn Biên.

Năm 1808, dinh Trấn Biên đổi thành trấn Biên Hoà, huyện Phước Long nâng lên thành phủ Phước Long, tổng Bình An nâng thành huyện Bình An[3].

Năm 1832, khi Ngũ trấn được đổi thành Nam Kỳ lục tỉnh, trấn Biên Hòa thành tỉnh Biên Hoà có 4 huyện, Dĩ An thuộc địa phận huyện Bình An.

Năm 1880, Thực dân Pháp sắp xếp lại cơ cấu hành chính củng cố chính trị, Dĩ An trở thành một phần thuộc tỉnh Biên Hoà, một phần thuộc quận Thủ Đức, tỉnh Gia Định.

Năm 1957, chính quyền Việt Nam Cộng hoà thành lập quận Dĩ An trực thuộc tỉnh Biên Hòa, gồm 3 tổng: An Thủy, Chánh Mỹ Thượng, Long Vĩnh Hạ. Trong đó tổng Chánh Mỹ Thượng trước đây thuộc quận Châu Thành, tỉnh Biên Hòa, còn 2 tổng An Thủy và Long Vĩnh Hạ trước đây thuộc quận Thủ Đức, tỉnh Gia Định.

Năm 1962, tổng Long Vĩnh Hạ với bốn xã: Long Thạnh Mỹ, Long Trường, Long Phước Thôn và Long Bình trả lại cho quận Thủ Đức.

Từ năm 1962, chính quyền Việt Nam Cộng hòa bỏ dần, đến năm 1965 bỏ hẳn cấp hành chính tổng, các xã trực tiếp thuộc quận. Quận Dĩ An gồm 8 xã: Bình Trị, Tân Hiệp, Tân Hạnh, Hóa An, Bình An, Đông Hòa, Tân Đông Hiệp, An Bình; quận lỵ đặt tại xã An Bình.

Về phía chính quyền Cách mạng, tháng 9 năm 1960, khu uỷ Sài Gòn - Gia Định chia huyện Thủ Đức thành hai huyên là Dĩ An và Thủ Đức đến năm 1961 trở lại như cũ.

Năm 1962, chia tiếp một lần nữa thành hai huyện là Nam Thủ Đức và Bắc Thủ Đức.

Tháng 7 năm 1967, Dĩ An thành quận của phân khu 5.

Tháng 8 năm 1971, huyện Dĩ An được nhập với huyện Bắc Thủ Đức thành quận An Đức.

Tháng 10 năm 1972, huyện Dĩ An giao về tỉnh Biên Hoà mãi đến đầu năm 1974 Dĩ An giao về tỉnh Thủ Dầu Một.

Từ năm 1976 đến nay

Ngày 2 tháng 7 năm 1976, Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam ra quyết định sáp nhập các tỉnh Thủ Dầu Một, Bình Phước và 3 xã An Bình, Bình An, Đông Hòa thuộc huyện Thủ Đức thành tỉnh Sông Bé.

Tháng 3 năm 1977, 2 huyện Lái Thiêu và Dĩ An của tỉnh Sông Bé sáp nhập lại thành huyện Thuận An.

Ngày 23 tháng 7 năm 1999, Chính phủ ban hành Nghị định số 58/1999/NĐ-CP[4]. Theo đó:

• Tái lập huyện Dĩ An trên cơ sở tách thị trấn Dĩ An và 4 xã: Bình An, Đông Hòa, Tân Bình, Tân Đông Hiệp thuộc huyện Thuận An.
• Thành lập xã An Bình thuộc huyện Dĩ An trên cơ sở 319 ha diện tích tự nhiên và 5.350 nhân khẩu của thị trấn Dĩ An.

Từ đó, huyện Dĩ An có 6 đơn vị hành chính cấp xã trực thuộc, gồm 1 thị trấn và 5 xã.

Ngày 10 tháng 12 năm 2003, thành lập xã Bình Thắng trên cơ sở 601 ha tự nhiên và 6.184 nhân khẩu của xã Bình An.[5]

Đến cuối năm 2010, huyện Dĩ An có 7 đơn vị hành chính cấp xã trực thuộc, gồm thị trấn Dĩ An (huyện lỵ) và 6 xã: An Bình, Bình An, Bình Thắng, Đông Hòa, Tân Bình, Tân Đông Hiệp.

Ngày 13 tháng 1 năm 2011, Chính phủ ban hành Nghị quyết số 04/NQ-CP[1]. Theo đó, thành lập thị xã Dĩ An trên cơ sở toàn bộ diện tích và dân số của huyện Dĩ An. Đồng thời, thành lập 7 phường: An Bình, Bình An, Bình Thắng, Dĩ An, Đông Hòa, Tân Bình, Tân Đông Hiệp thuộc thị xã Dĩ An trên cơ sở các xã, thị trấn có tên tương ứng.

Sau khi thành lập, thị xã Dĩ An có 7 phường trực thuộc.

Ngày 27 tháng 4 năm 2017, thị xã Dĩ An được công nhận là đô thị loại III trực thuộc tỉnh Bình Dương.

Ngày 10 tháng 1 năm 2020, Ủy ban Thường vụ Quốc hội thông qua Nghị quyết số 857/NQ-UBTVQH14, thành lập thành phố Dĩ An thuộc tỉnh Bình Dương trên cơ sở toàn bộ diện tích và dân số của thị xã Dĩ An.[2]