Thị trấn Sao Vàng được thành lập vào năm 1999 trên cơ sở một phần diện tích tự nhiên của các xã Thọ Lâm, Xuân Thắng, một phần dân số của xã Thọ Lâm, Xuân Thắng và thị trấn nông trường Sao Vàng vừa giải thể.[1]

Ngày 31 tháng 5 năm 2018, Bộ Xây dựng quyết định công nhận đô thị Lam Sơn – Sao Vàng và khu vực mở rộng đạt chuẩn đô thị loại IV.

Trước khi sáp nhập, thị trấn Sao Vàng có diện tích 2,55 km2, dân số là 3.113 người, mật độ dân số đạt 1.221 người/km2. Xã Xuân Thắng có diện tích 16,14 km2, dân số là 6.284 người, mật độ dân số đạt 389 người/km2.

Ngày 16 tháng 10 năm 2019, Ủy ban Thường vụ Quốc hội thông qua Nghị quyết số 786/NQ-UBTVQH14 về việc sắp xếp các đơn vị hành chính cấp xã thuộc tỉnh Thanh Hóa[2]. Theo đó, sáp nhập toàn bộ diện tích và dân số của xã Xuân Thắng vào thị trấn Sao Vàng.