Thời thuộc Minh, Thanh Miện là huyện thuộc châu Hạ Hồng, phủ Tây An, sau thuộc phủ Ninh Giang, trấn Hải Dương.

Ngày 18 tháng 3 năm 1964, sáp nhập ba xóm: Cầu, Chùa, Chợ thuộc xã Thanh Tùng vào xã Đoàn Tùng.[2]

Ngày 24 tháng 2 năm 1979, huyện Thanh Miện sáp nhập với huyện Ninh Giang thành huyện Ninh Thanh[3]. Huyện lỵ huyện Ninh Thanh đặt tại xã Lê Bình, vốn là huyện lỵ huyện Thanh Miện cũ.

Ngày 27 tháng 1 năm 1996, huyện Ninh Thanh được chia lại thành hai huyện Thanh Miện và Ninh Giang[4]

Khi vừa tái lập, huyện Thanh Miện có 19 xã: Cao Thắng, Chi Lăng Bắc, Chi Lăng Nam, Diên Hồng, Đoàn Kết, Đoàn Tùng, Hồng Quang, Hùng Sơn, Lam Sơn, Lê Bình, Lê Hồng, Ngô Quyền, Ngũ Hùng, Phạm Kha, Tân Trào, Thanh Giang, Thanh Tùng, Tiền Phong, Tứ Cường.

Ngày 23 tháng 3 năm 1996, giải thể xã Lê Bình để thành lập thị trấn Thanh Miện, thị trấn huyện lỵ huyện Thanh Miện.[5]

Từ đó đến cuối năm 2018, huyện Thanh Miện có 1 thị trấn và 18 xã trực thuộc.

Ngày 16 tháng 10 năm 2019, Ủy ban thường vụ Quốc hội thông qua Nghị quyết số 788/NQ-UBTVQH14 về việc sắp xếp các đơn vị hành chính cấp huyện, cấp xã thuộc tỉnh Hải Dương[6]. Theo đó, sáp nhập xã Hùng Sơn vào thị trấn Thanh Miện, hợp nhất hai xã Diên Hồng và xã Tiền Phong thành xã Hồng Phong.

Sau khi sắp xếp, huyện Thanh Miện có 1 thị trấn và 16 xã như hiện nay.