Thời Pháp thuộc, tỉnh Quảng Trị có 6 huyện: Hải Lăng, Triệu Phong, Gio Linh, Vĩnh Linh, Cam Lộ, Hướng Hoá. Địa bàn thị trấn Gio Linh ngày nay thuộc huyện Gio Linh, là trung tâm huyện lỵ của huyện.

Sau Cách mạng tháng 8 năm 1945, địa bàn thị trấn Gio Linh ngày nay thuộc địa phận 2 xã Linh Giang và Linh Phong.

Tháng 4 năm 1949, hai xã Linh Giang và Linh Phong sáp nhập lại thành xã Linh Châu thuộc huyện Gio Linh, tỉnh Quảng Trị.

Từ năm 1954 đến 1975, Gio Linh thuộc Việt Nam Cộng hoà, được chia thành hai quận: Gio Linh và Trung Lương. Xã Linh Châu được đổi tên thành Gio Lễ thuộc huyện Gio Linh, tỉnh Quảng Trị.

Từ năm 1976 đến nay

Từ năm 1976 đến 1993, xã Gio Lễ chia thành hai xã: Gio Châu và Gio Phong, thuộc huyện Bến Hải, tỉnh Bình Trị Thiên (sau là Quảng Trị).

Năm 1990, huyện Bến Hải tách thành hai huyện Gio Linh và Vĩnh Linh.

Ngày 1 tháng 8 năm 1994, thị trấn Gio Linh được thành lập trên cơ sở một phần diện tích và dân số của các làng: Hà Thượng, Lạc Tân, Lan Đình, Tân Lịch, Hà Trung thuộc các xã: Gio Châu, Phong Bình.