Thị trấn Thiên Cầm được thành lập vào ngày 3 tháng 10 năm 2003 trên cơ sở toàn bộ diện tích tự nhiên và dân số của xã Cẩm Long[1].

Từ xa xưa trên địa bàn thị trấn Thiên Cầm đã có tuyến kênh Nhà Lê nối từ kinh đô Hoa Lư đến Đèo Ngang đi qua, là tuyến đường thủy đầu tiên trong lịch sử Việt Nam và được coi là tuyến đường Hồ Chí Minh trên sông vì những đóng góp cho các cuộc chiến tranh của người Việt.