Sau năm 1954, địa bàn phường Ngọc Trạo hiện nay là tiểu khu Quang Trung thuộc thị xã Thanh Hóa.

Năm 1971, sáp nhập thêm một số tụ điểm dân cư như trại cá Lai Thành, Tân Bình vào tiểu khu Quang Trung.

Năm 1981, tiểu khu Quang Trung chuyển thành phường Ngọc Trạo như hiện nay.

Phường Ngọc Trạo nằm bên tuyến kênh Nhà Lê, là tuyến đường thủy đầu tiên trong lịch sử Việt Nam từ kinh đô Hoa Lư đến Đèo Ngang và được xem là tuyến đường Hồ Chí Minh trên sông vì những đóng góp cho các cuộc chiến tranh của người Việt.