Thời Ðinh - Lê gọi là giáp Cổ Hoằng, thời Lý - Trần gọi là Cổ Ðằng, thời nhà Hồ đổi là huyện Cố Linh, thời thuộc Minh gọi là huyện Cố Ðằng. Ðến thời Lê Thánh Tông, niên hiệu Hồng Ðức thứ nhất (năm 1470) đổi thành huyện Hoằng Hóa. Dưới thời Minh Mạng (năm 1838), một số làng, tổng ở phía Bắc được cắt ra cùng với tổng Ðại Ly ở huyện Hậu Lộc lập nên huyện Mỹ Hóa do huyện Hoằng Hóa kiêm nhiệm.[cần dẫn nguồn]

Ðầu thế kỷ XX, huyện Mỹ Hóa giải thể, các làng, tổng trên lại nhập về Hoằng Hóa. Từ đó địa giới Hoằng Hóa ổn định cho đến năm 2012. Ðịa hình tự nhiên và đất đai Hoằng Hóa được chia thành ba vùng rõ rệt: 17 xã phía Bắc huyện thuộc tả ngạn sông Tuần và sông Mã là vùng đất thích hợp với canh tác lúa nước hai vụ chính; 22 xã vùng giữa và phía Nam huyện thuộc hữu ngạn sông Tuần và tả ngạn sông Mã phần lớn đất cát pha, thích hợp thâm canh cây lúa và màu; 8 xã vùng biển ở phía Ðông sông Cung hầu hết là đất cát, vừa sản xuất nông nghiệp vừa làm nghề nuôi trồng, khai thác thuỷ, hải sản.[cần dẫn nguồn]

Ngày 24 tháng 7 năm 1945, dưới sự lãnh đạọ của Đảng Cộng sản Việt Nam mà trực tiếp là chi bộ Đảng và Ban Việt Minh huyện các tầng lớp nhân dân Hoằng Hóa đã cùng nhau khởi nghĩa để đập tan ách thống trị của chế độ thực dân và phong kiến, giành chính quyền, góp phần làm nên thắng lợi của Cách mạng tháng Tám năm 1945. Sau năm 1954, huyện Hoằng Hóa có 47 xã: Hoằng Anh, Hoằng Cát, Hoằng Châu, Hoằng Đại, Hoằng Đạo, Hoằng Đạt, Hoằng Đông, Hoằng Đồng, Hoằng Đức, Hoằng Giang, Hoằng Hà, Hoằng Hải, Hoằng Hợp, Hoằng Khánh, Hoằng Khê, Hoằng Kim, Hoằng Lộc, Hoằng Long, Hoằng Lương, Hoằng Lưu, Hoằng Lý, Hoằng Minh, Hoằng Ngọc, Hoằng Phong, Hoằng Phú, Hoằng Phụ, Hoằng Phúc, Hoằng Phượng, Hoằng Quang, Hoằng Quỳ, Hoằng Quý, Hoằng Sơn, Hoằng Tân, Hoằng Thái, Hoằng Thanh, Hoằng Thành, Hoằng Thắng, Hoằng Thịnh, Hoằng Tiến, Hoằng Trạch, Hoằng Trinh, Hoằng Trung, Hoằng Trường, Hoằng Vinh, Hoằng Xuân, Hoằng Xuyên, Hoằng Yến.

Ngày 29 tháng 8 năm 1980, chia xã Hoằng Yến thành 2 xã: Hoằng Yến và Hoằng Ngư. Ngày 5 tháng 1 năm 1987, sáp nhập lại xã Hoằng Ngư vào xã Hoằng Yến. Ngày 14 tháng 9 năm 1989, thành lập thị trấn Bút Sơn trên cơ sở điều chỉnh một phần diện tích và dân số của các xã Hoằng Phúc, Hoằng Đức, Hoằng Đạo và Hoằng Vinh. Ngày 6 tháng 11 năm 2003, thành lập thị trấn Tào Xuyên trên cơ sở điều chỉnh 60,80 ha diện tích tự nhiên và 1.500 người của xã Hoằng Anh, 168,94 ha diện tích tự nhiên và 3.114 người của xã Hoằng Long, 45,61 ha diện tích tự nhiên và 502 người của xã Hoằng Lý.

Ngày 15 tháng 10 năm 2009, điều chỉnh 6,62 ha diện tích tự nhiên và 181 người của xã Hoằng Phúc, 11,04 ha diện tích tự nhiên và 157 người của xã Hoằng Đạo, 32,85 ha diện tích tự nhiên và 393 người của xã Hoằng Vinh, 55,48 ha diện tích tự nhiên và 575 người của xã Hoằng Đức về thị trấn Bút Sơn quản lý. Sau khi điều chỉnh, thị trấn Bút Sơn có 190,44 ha diện tích tự nhiên và 4.641 người.[2] Ngày 29 tháng 2 năm 2012, một phần diện tích và dân số với 22,53 km² và 28.127 người của huyện Hoằng Hóa (gồm các xã: Hoằng Lý, Hoằng Long, Hoằng Anh, Hoằng Quang, Hoằng Đại và thị trấn Tào Xuyên) được chuyển về thành phố Thanh Hóa[3][4].

Ngày 16 tháng 10 năm 2019, Ủy ban Thường vụ Quốc hội thông qua Nghị quyết số 786/NQ-UBTVQH14 về việc sắp xếp các đơn vị hành chính cấp xã thuộc tỉnh Thanh Hóa. Theo đó, sáp nhập các xã Hoằng Phúc và Hoằng Vinh vào thị trấn Bút Sơn, sáp nhập xã Hoằng Minh vào xã Hoằng Đức, sáp nhập xã Hoằng Khê vào xã Hoằng Xuyên, sáp nhập xã Hoằng Lương vào xã Hoằng Sơn, sáp nhập xã Hoằng Khánh vào xã Hoằng Xuân.[5]

Huyện Hoằng Hóa còn 37 đơn vị hành chính trực thuộc, bao gồm 1 thị trấn và 36 xã như hiện nay.