Địa bàn tỉnh Phước Tuy gần như là địa bàn tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu ngày nay.

Ngày 22 tháng 10 năm 1956, chính quyền Việt Nam Cộng hòa lập tỉnh Phước Tuy gồm địa bàn tỉnh Bà Rịa và Vũng Tàu, sau thêm quần đảo Trường Sa. Tỉnh lỵ đặt tại Phước Lễ (nay là thành phố Bà Rịa).

Tính đến ngày 3 tháng 1 năm 1957, tỉnh Phước Tuy có 6 quận, 8 tổng và 41 xã:

• Quận Châu Thành Phước Tuy, gồm 3 tổng là An Phú Hạ (nay là thành phố Bà Rịa), An Phú Tân (nay là thị xã Phú Mỹ), Cơ Trạch (nay là huyện Châu Đức). Quận lỵ: Phước Lễ
• Quận Xuyên Mộc, gồm 1 tổng là Nhơn Xương. Quận lỵ: Xuyên Mộc
• Quận Long Điền, gồm 1 tổng là An Phú Thượng. Quận lỵ: Long Điền
• Quận Đất Đỏ, gồm 3 tổng là Phước Hưng Thượng, Phước Hưng Trung, Phước Hưng Hạ. Quận lỵ: Phước Thọ
• Quận Vũng Tàu, gồm 5 xã là Vũng Tàu, Thắng Nhất, Thắng Nhì, Thắng Tam, Sơn Long. Quận lỵ: Vũng Tàu
• Quận Cần Giờ, gồm 6 xã là Thạnh An, Thạnh Thới (năm 1958 nhập vào xã Long Thạnh), Cần Thạnh, Tân Thạnh, Đồng Hòa, Long Thạnh. Quận lỵ: Cần Thạnh.

Ngày 20 tháng 3 năm 1958, quận Đất Đỏ giải thể và nhập vào quận Long Điền.

Ngày 14 tháng 10 năm 1960, quận Đất Đỏ được tái lập.[1]

Ngày 23 tháng 12 năm 1961, quận Đức Thạnh thành lập trên cơ sở bốn xã tách từ quận Châu Thành.[1]

Năm 1962, quận Châu Thành đổi tên thành quận Long Lễ.

Trong chiến tranh Việt Nam, đây là nơi xảy ra trận Bình Giã năm 1964 với chiến thắng thuộc về Quân giải phóng miền Nam.

Ngày 6 tháng 9 năm 1973, thủ tướng Trần Thiện Khiêm ban hành nghị định số 420-BNV/HCĐP/26 (do tổng trưởng Nội vụ là Lê Công Chất ký) sáp nhập các đảo Trường Sa, An Bang, Thái Bình (nguyên văn), Song Tử Đông, Song Tử Tây, Loại Ta, Thị Tứ, Nam Ai (nguyên văn), Sinh Tồn và các đảo phụ cận vào xã Phước Hải, quận Đất Đỏ, tỉnh Phước Tuy.

Kể từ sau sự kiện 30 tháng 4 năm 1975, tỉnh Phước Tuy bị giải thể rồi nhập vào tỉnh Đồng Nai (cũ).