Phường Sao Đỏ trước đây vốn là thị trấn Sao Đỏ thuộc huyện Chí Linh, được thành lập vào ngày 27 tháng 3 năm 1978.[1]

Ngày 26 tháng 9 năm 2009, Bộ Xây dựng ra Quyết định 941/QĐ-BXD công nhận thị trấn Sao Đỏ là đô thị loại IV.[5]

Ngày 12 tháng 2 năm 2010, Chính phủ ban hành Nghị quyết 09/NQ-CP[3] thành lập phường Sao Đỏ thuộc thị xã Chí Linh trên cơ sở toàn bộ diện tích và dân số của thị trấn Sao Đỏ.

Ngày 10 tháng 1 năm 2019, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết 623/NQ-UBTVQH14[6] thành lập thành phố Chí Linh trên cơ sở toàn bộ diện tích và dân số của thị xã Chí Linh, phường Sao Đỏ thuộc thành phố Chí Linh như hiện nay.