Phần lớn địa bàn thị trấn Nga Sơn hiện nay trước đây là hai xã Nga Mỹ và Nga Hưng.

Thị trấn Nga Sơn được thành lập vào tháng 12 năm 1988 trên cơ sở một phần diện tích và dân số của các xã Nga Mỹ và Nga Yên[1].

Trước khi sáp nhập, thị trấn Nga Sơn có diện tích 1,11 km², dân số là 4.040 người, mật độ dân số đạt 3.640 người/km², gồm 6 tiểu khu: 1, 2, 3, 4, Ba Đình, Hưng Long. Xã Nga Mỹ có diện tích 3,66 km², dân số là 4.686 người, mật độ dân số đạt 1.280 người/km², gồm 8 thôn từ 1 đến 8. Xã Nga Hưng có diện tích 2,31 km², dân số là 3.474 người, mật độ dân số đạt 1.504 người/km², gồm 8 thôn từ 1 đến 8.

Ngày 16 tháng 10 năm 2019, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết số 786/NQ-UBTVQH14 về việc sắp xếp các đơn vị hành chính cấp xã thuộc tỉnh Thanh Hóa (nghị quyết có hiệu lực từ ngày 1 tháng 12 năm 2019)[2]. Theo đó, sáp nhập toàn bộ diện tích và dân số của các xã Nga Mỹ và Nga Hưng vào thị trấn Nga Sơn.