Từ thời nhà Đường đến nhà Ngô, Đinh, Tiền Lê, địa bàn huyện Nghi Xuân thuộc đất Hoan Châu.

Thời nhà Lý, nhà Trần: Nghi Xuân thuộc Nghệ An châu, Nghệ An trại.

Thời nhà Hậu Lê, huyện Nghi Xuân thuộc phủ Đức Quang, xứ Nghệ An (rồi trấn Nghệ An).

Thời nhà Nguyễn, huyện Nghi Xuân thuộc phủ Đức Thọ, tỉnh Hà Tĩnh.

Từ năm 1832 đến năm 1976, huyện Nghi Xuân trực thuộc tỉnh Hà Tĩnh.

Từ năm 1976 đến năm 1991, huyện Nghi Xuân trực thuộc tỉnh Nghệ Tĩnh, gồm 17 xã: Cổ Đạm, Cương Gián, Tiên Điền, Xuân An, Xuân Đan, Xuân Giang, Xuân Hải, Xuân Hội, Xuân Hồng, Xuân Lam, Xuân Liên, Xuân Mỹ, Xuân Phổ, Xuân Thành, Xuân Trường, Xuân Viên, Xuân Yên.

Ngày 5 tháng 9 năm 1975, sáp nhập xóm Hội Phúc thuộc xã Xuân Hội vào xã Xuân Trường.[1]

Ngày 23 tháng 2 năm 1977, thành lập xã Xuân Lĩnh tại vùng đất khai hoang.[2]

Ngày 1 tháng 3 năm 1988, tách toàn bộ 59,30 ha diện tích tự nhiên và 507 nhân khẩu của xóm Tiến Hòa, xã Tiên Điền; toàn bộ 22,5 ha diện tích tự nhiên và 588 nhân khẩu của xóm Giang Thủy, xã Xuân Giang cùng 2.298 nhân khẩu là cán bộ, công nhân viên Nhà nước và người ăn theo của các cơ quan đóng trên địa bàn này để thành lập thị trấn Nghi Xuân, thị trấn huyện lỵ huyện Nghi Xuân.

Từ năm 1991 đến nay, huyện Nghi Xuân thuộc tỉnh Hà Tĩnh.

Ngày 8 tháng 6 năm 1994, chuyển xã Xuân An thành thị trấn Xuân An.

Ngày 21 tháng 11 năm 2019, sáp nhập xã Tiên Điền và thị trấn Nghi Xuân thành thị trấn Tiên Điền, sáp nhập xã Xuân Đan và xã Xuân Trường thành xã Đan Trường.[3]