Trước đây, Trung Chải là một xã thuộc huyện Sa Pa.

Đến năm 2018, xã Trung Chải có diện tích 38,94 km², dân số là 3.861 người.

Ngày 11 tháng 9 năm 2019, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết 767/NQ-UBTVQH14 (nghị quyết có hiệu lực từ ngày 1 tháng 1 năm 2020)[2]. Theo đó, chuyển huyện Sa Pa thành thị xã Sa Pa và điều chỉnh 11,10 km² diện tích tự nhiên và 1.225 người còn lại của xã Sa Pả (sau khi điều chỉnh địa giới hành chính để thành lập các phường) về xã Trung Chải.

Sau khi điều chỉnh, xã Trung Chải có 50,04 km² diện tích tự nhiên và 5.086 người.