Địa bàn phường Hòa Hiệp Bắc trước đây vốn là một phần xã Hòa Hiệp thuộc huyện Tuy Hòa.

Ngày 30 tháng 9 năm 1981, Hội đồng Bộ trưởng ban hành Quyết định 100-HĐBT[3]. Theo đó, chia xã Hòa Hiệp thành 3 xã Hòa Hiệp Bắc, Hòa Hiệp Trung và Hòa Hiệp Nam.

Ngày 16 tháng 5 năm 2005, huyện Tuy Hòa chia tách thành hai huyện Đông Hòa và Tây Hòa[4]. Xã Hòa Hiệp Bắc thuộc huyện Đông Hòa.

Ngày 22 tháng 4 năm 2020, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết số 931/NQ-UBTVQH14 năm 2020 về việc thành lập thị xã Đông Hòa và các phường thuộc thị xã Đông Hòa (nghị quyết có hiệu lực từ ngày 1 tháng 6 năm 2020)[1]. Theo đó, thành lập phường Hòa Hiệp Bắc thuộc thị xã Đông Hòa trên cơ sở toàn bộ 14,28 km² diện tích tự nhiên và 9.772 người của xã Hòa Hiệp Bắc.