Huyện Hạ Hòa nguyên tên là huyện Hạ Hoa, thuộc phủ Lâm Thao, tỉnh Sơn Tây.

Ngày 5 tháng 6 năm 1893, huyện Hạ Hòa được nhập vào tỉnh Hưng Hóa.

Thời kỳ 1903 - 1968, thuộc tỉnh Phú Thọ.

Thời kỳ 1968 - 1996, thuộc tỉnh Vĩnh Phú.

Sau năm 1975, huyện Hạ Hòa có 33 xã: Ấm Hạ, Ấm Thượng, Bằng Giã, Cáo Điền, Chính Công, Chuế Lưu, Đại Phạm, Đan Hà, Đan Thượng, Động Lâm, Gia Điền, Hà Lương, Hậu Bổng, Hiền Lương, Hương Xạ, Lâm Lợi, Lang Sơn, Lệnh Khanh, Liên Phương, Mai Tùng, Minh Côi, Minh Hạc, Phụ Khánh, Phương Viên, Quân Khê, Văn Lang, Vĩnh Chân, Vô Tranh, Vụ Cầu, Xuân Áng, Y Sơn, Yên Kỳ, Yên Luật.

Theo Quyết định số 178-CP ngày 5 tháng 7 năm 1977 của Hội đồng Chính phủ, huyện Hạ Hòa sáp nhập với 2 huyện Đoan Hùng và Thanh Ba thành huyện Sông Lô. Riêng 10 xã: Hiền Lương, Quân Khê, Lâm Lợi, Xuân Áng, Chuế Lưu, Vô Tranh, Bằng Giã, Động Lâm, Văn Lang và Minh Côi được sáp nhập vào huyện Sông Thao.

Huyện Sông Lô chia thành 2 huyện Đoan Hùng và Thanh Hòa theo Quyết định số 377-CP ngày 22 tháng 1 năm 1980 của Hội đồng Chính phủ.

Ngày 7 tháng 10 năm 1995, huyện Thanh Hòa được tách ra thành 2 huyện Thanh Ba và Hạ Hòa; 10 xã cũ của huyện Hạ Hòa trước đó nhập vào huyện Sông Thao cũng được đưa trở lại huyện Hạ Hòa.

Ngày 28 tháng 5 năm 1997, chuyển xã Ấm Thượng thành thị trấn Hạ Hòa, thị trấn huyện lỵ huyện Hạ Hòa.

Ngày 17 tháng 12 năm 2019, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết 828/NQ-UBTVQH14 về việc sắp xếp các đơn vị hành chính cấp xã thuộc tỉnh Phú Thọ (nghị quyết có hiệu lực từ ngày 1 tháng 1 năm 2020)[1]. Theo đó:

• Sáp nhập 3 xã Hậu Bổng, Liên Phương, Đan Hà vào xã Đan Thượng
• Sáp nhập 3 xã Y Sơn, Lệnh Khanh, Phụ Khánh thành xã Tứ Hiệp
• Sáp nhập 2 xã Quân Khê, Động Lâm vào xã Hiền Lương
• Sáp nhập 2 xã Lâm Lợi, Chuế Lưu vào xã Xuân Áng
• Sáp nhập 2 xã Vụ Cầu, Mai Tùng vào xã Vĩnh Chân
• Sáp nhập 2 xã Cáo Điền, Chính Công vào xã Yên Kỳ.

Huyện Hạ Hòa có 1 thị trấn và 19 xã như hiện nay.