Địa bàn xã Tiên Sơn hiện nay trước đây vốn là ba xã Châu Sơn, Đọi Sơn, Tiên Phong thuộc huyện Duy Tiên.

Trước khi sáp nhập, xã Đọi Sơn có diện tích 6,43 km², dân số là 7.085 người, mật độ dân số đạt 1.102 người/km², gồm 7 thôn: Đọi Nhất, Đọi Nhì, Đọi Tam, Đọi Tín, Đọi Trung, Đọi Lĩnh, Sơn Hà. Xã Châu Sơn có diện tích 3,52 km², dân số là 3.727 người, mật độ dân số đạt 1.059 người/km², gồm 7 thôn: Lê Xá 1, Lê Xá 2, Lê Xá 3, Thượng, Trung, Thọ Cầu, Câu Tử. Xã Tiên Phong có diện tích 2,36 km², dân số là 3.120 người, mật độ dân số đạt 1.322 người/km².

Ngày 17 tháng 12 năm 2019, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết số 829/NQ-UBTVQH14 về việc sắp xếp các đơn vị hành chính cấp huyện, cấp xã thuộc tỉnh Hà Nam (nghị quyết có hiệu lực từ ngày 1 tháng 1 năm 2020)[1]. Theo đó, chuyển huyện Duy Tiên thành thị xã Duy Tiên và sáp nhập toàn bộ diện tích và dân số của ba xã: Châu Sơn, Đọi Sơn và Tiên Phong thành xã Tiên Sơn.