Xã Thạch Lâm được thành lập vào ngày 27 tháng 10 năm 2006 trên cơ sở điều chỉnh 8.774 ha diện tích tự nhiên và 3.897 người của xã Quảng Lâm.[1]

Đến năm 2019, xã Thạch Lâm được chia thành 15 xóm: Cốc Páp, Khau Ca, Khau Noong, Khau Ràng, Lũng Rịa, Bản Luầy, Nà Hôm, Nà Ó, Nà Thằn, Nặm Tàu, Nặm Pục, Thẳm Nu, Phiêng Roỏng, Sác Ngà, Tổng Dùn.

Ngày 9 tháng 9 năm 2019, sáp nhập xóm Thẳm Nu vào xóm Nặm Pục, sáp nhập xóm Nà Ó vào xóm Khau Ca.[3]