Xã Nghĩa Lâm được thành lập năm 1946 trên cơ sở một số thôn xã của phủ Tư Nghĩa cũ, là một trong 12 xã thuộc huyện Tư Nghĩa.[1]

Trong thời gian Việt Nam cộng hòa quản lý, vào năm 1958, xã Nghĩa Lâm được đổi tên thành xã Tư Phước, thuộc quận Tư Nghĩa, tỉnh Quảng Ngãi. Các thôn thuộc xã Tư Phước được đổi gọi là ấp. Trong khi đó, chính quyền kháng chiến vẫn giữ cách gọi cũ.[1]

Cuối năm 1975, huyện Tư Nghĩa và thị xã Quảng Ngãi hợp nhất thành thị xã Quảng Nghĩa thuộc tỉnh Nghĩa Bình, xã Nghĩa Lâm thuộc thị xã Quảng Nghĩa.[1]

Năm 1981, xã Nghĩa Lâm thuộc huyện Tư Nghĩa mới tái lập.[4]

Năm 1991, một phần diện tích và dân số của xã Nghĩa Lâm được tách ra để thành lập xã Nghĩa Sơn.[5]

Hiện nay, xã Nghĩa Lâm có 8 thôn, gọi theo thứ tự từ thôn 1 đến thôn 8.[1]