Địa bàn huyện Thái Thụy ngày nay trước đây vốn là hai huyện Thái Ninh và Thụy Anh. Trước khi hợp nhất:

• Huyện Thái Ninh có 22 xã: Thái An, Thái Đô, Thái Dương, Thái Giang, Thái Hà, Thái Hoà, Thái Học, Thái Hồng, Thái Hưng, Thái Lộc, Thái Mỹ, Thái Nguyên, Thái Phúc, Thái Sơn, Thái Tân, Thái Thành, Thái Thịnh, Thái Thọ, Thái Thuần, Thái Thượng, Thái Thuỷ, Thái Xuyên.
• Huyện Thụy Anh có 25 xã: Thụy An, Thụy Bình, Thụy Chính, Thụy Dân, Thụy Dũng, Thụy Dương, Thụy Duyên, Thụy Hà, Thụy Hải, Thụy Hồng, Thụy Hưng, Thụy Liên, Thụy Lương, Thụy Ninh, Thụy Phong, Thụy Phúc, Thụy Quỳnh, Thụy Sơn, Thụy Tân, Thụy Thanh, Thụy Trình, Thụy Trường, Thụy Văn, Thụy Việt, Thụy Xuân.

Ngày 17 tháng 6 năm 1969, huyện Thái Ninh hợp nhất với huyện Thụy Anh thành huyện Thái Thụy, gồm 47 xã: Thái An, Thái Đô, Thái Dương, Thái Giang, Thái Hà, Thái Hoà, Thái Học, Thái Hồng, Thái Hưng, Thái Lộc, Thái Mỹ, Thái Nguyên, Thái Phúc, Thái Sơn, Thái Tân, Thái Thành, Thái Thịnh, Thái Thọ, Thái Thuần, Thái Thượng, Thái Thuỷ, Thái Xuyên, Thụy An, Thụy Bình, Thụy Chính, Thụy Dân, Thụy Dũng, Thụy Dương, Thụy Duyên, Thụy Hà, Thụy Hải, Thụy Hồng, Thụy Hưng, Thụy Liên, Thụy Lương, Thụy Ninh, Thụy Phong, Thụy Phúc, Thụy Quỳnh, Thụy Sơn, Thụy Tân, Thụy Thanh, Thụy Trình, Thụy Trường, Thụy Văn, Thụy Việt, Thụy Xuân.

Ngày 5 tháng 9 năm 1975, thành lập xã Hồng Quỳnh thuộc huyện Thái Thụy.[3]

Ngày 18 tháng 12 năm 1976, cắt thôn Tân Hưng của xã Thái Đô nhập vào xã Thái Hòa; thành lập xã Mỹ Lộc trên cơ sở hợp nhất xã Thái Lộc, 4 thôn: Vũ Biên, Chỉ Thiện, Tân Minh, Liên Kết của xã Thái Mỹ và thôn Hải Linh của xã Thái Đô; phần còn lại của xã Thái Mỹ (gồm 2 thôn: Xuân Bắc, Xuân Trung) nhập vào xã Thái Thọ.

Ngày 25 tháng 6 năm 1986, thành lập thị trấn Diêm Điền trên cơ sở 40,81 ha đất với 3.373 nhân khẩu của xã Thụy Lương, 107,61 ha đất với 6.049 nhân khẩu của xã Thụy Hà, 29,31 ha đất với 892 nhân khẩu của xã Thụy Hải; tách 276,67 ha đất với 1.909 nhân khẩu của xã Thụy Lương để sáp nhập vào xã Thụy Hà.

Ngày 13 tháng 4 năm 2018, Bộ Xây dựng ban hành Quyết định số 487/QĐ-BXD công nhận thị trấn Diêm Điền mở rộng(gồm thị trấn Diêm Điền và 9 xã: Thụy Trình, Thụy Lương, Thụy Hà, Thụy Hải, Thụy Liên, Thái Thượng, Thái Nguyên, Thái An, Thái Hòa) là đô thị loại IV.

Đến cuối năm 2019, huyện Thái Thụy có thị trấn Diêm Điền và 47 xã: Hồng Quỳnh, Mỹ Lộc, Thái An, Thái Đô, Thái Dương, Thái Giang, Thái Hà, Thái Hoà, Thái Học, Thái Hồng, Thái Hưng, Thái Nguyên, Thái Phúc, Thái Sơn, Thái Tân, Thái Thành, Thái Thịnh, Thái Thọ, Thái Thuần, Thái Thượng, Thái Thuỷ, Thái Xuyên, Thụy An, Thụy Bình, Thụy Chính, Thụy Dân, Thụy Dũng, Thụy Duyên, Thụy Dương, Thụy Hà, Thụy Hải, Thụy Hồng, Thụy Hưng, Thụy Liên, Thụy Lương, Thụy Ninh, Thụy Phong, Thụy Phúc, Thụy Quỳnh, Thụy Sơn, Thụy Tân, Thụy Thanh, Thụy Trình, Thụy Trường, Thụy Văn, Thụy Việt, Thụy Xuân.

Ngày 11 tháng 2 năm 2020, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết số 892/NQ-UBTVQH14[4]. Theo đó:

• Hợp nhất 3 xã: Thụy Hồng, Thụy Dũng và Hồng Quỳnh thành xã Hồng Dũng
• Hợp nhất 2 xã Thụy Dương và Thụy Phúc thành xã Dương Phúc
• Hợp nhất 2 xã Thụy An và Thụy Tân thành xã An Tân
• Hợp nhất 3 xã: Thái Dương, Thái Hồng, Thái Thủy thành xã Dương Hồng Thủy
• Hợp nhất 2 xã Thái Sơn và Thái Hà thành xã Sơn Hà
• Hợp nhất 2 xã Thái An và Thái Hòa thành xã Hòa An
• Hợp nhất 2 xã Thái Thuần và Thái Thành thành xã Thuần Thành
• Hợp nhất 2 xã Thái Tân và Thái Học thành xã Tân Học
• Sáp nhập 2 xã Thụy Lương và Thụy Hà vào thị trấn Diêm Điền.

Huyện Thái Thụy có 1 thị trấn và 35 xã như hiện nay.