Thị trấn Thiệu Hóa trước đây vốn là hai xã Thiệu Đô và Thiệu Hưng thuộc huyện Thiệu Hóa. Trong đó, xã Thiệu Hưng nằm ở tả ngạn (bờ bắc) sông Chu, còn xã Thiệu Đô nằm ở hữu ngạn (bờ nam) sông Chu.

Năm 1977, huyện Thiệu Hóa giải thể; các xã ở tả ngạn sông Chu được sáp nhập vào huyện Yên Định để thành lập huyện Thiệu Yên, còn các xã ở hữu ngạn sông Chu được sáp nhập vào huyện Đông Sơn để thành lập huyện Đông Thiệu[4]. Lúc này, xã Thiệu Hưng thuộc huyện Thiệu Yên, còn xã Thiệu Đô thuộc huyện Đông Thiệu.

Năm 1982, huyện Đông Thiệu đổi tên thành huyện Đông Sơn, xã Thiệu Đô thuộc huyện Đông Sơn[5].

Năm 1996, huyện Thiệu Hóa được tái lập, hai xã Thiệu Đô và Thiệu Hưng trở lại trực thuộc huyện Thiệu Hóa[6]. Lúc này, huyện lỵ huyện Thiệu Hóa đặt tại xã Thiệu Hưng.

Ngày 30 tháng 10 năm 2000, xã Thiệu Hưng giải thể để thành lập thị trấn Vạn Hà, thị trấn huyện lỵ huyện Thiệu Hóa[1]. Sau khi thành lập, thị trấn Vạn Hà có 545,08 ha diện tích tự nhiên và 6.321 người.

Trước khi sáp nhập, thị trấn Vạn Hà có diện tích 5,52 km2, dân số là 8.828 người, mật độ dân số đạt 1.599 người/km2. Xã Thiệu Đô có diện tích 5,16 km2, dân số là 8.122 người, mật độ dân số đạt 1.574 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. Theo đó, sáp nhập toàn bộ diện tích và dân số của xã Thiệu Đô và thị trấn Vạn Hà để thành lập thị trấn Thiệu Hóa.[2]