Địa bàn xã Kim Hoa hiện nay trước đây vốn là ba xã Sơn Phúc, Sơn Mai, Sơn Thủy.

Trước khi sáp nhập, xã Sơn Phúc có diện tích 6,22 km², dân số là 2.060 người, mật độ dân số đạt 331 người/km². Xã Sơn Mai có diện tích 19,16 km², dân số là 1.937 người, mật độ dân số đạt 101 người/km², có 5 xóm: Minh Giang, Hội Sơn, Kim Lộc, Tân Hoa, Kim Lĩnh. Xã Sơn Thủy có diện tích 21,11 km², dân số là 3.701 người, mật độ dân số đạt 175 người/km².

Ngày 21 tháng 11 năm 2019, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết số 819/NQ-UBTVQH14 về việc sắp xếp các đơn vị hành chính cấp xã thuộc tỉnh Hà Tĩnh (nghị quyết có hiệu lực từ ngày 1 tháng 1 năm 2020)[1]. Theo đó, sáp nhập toàn bộ diện tích và dân số của ba xã Sơn Mai, Sơn Phúc và Sơn Thủy thành xã Kim Hoa.