Ngày 20 tháng 10 năm 1964, thành lập huyện Trạm Tấu trên cơ sở tách 11 xã: Bản Công, Bản Mù, Hát Lừu, Làng Nhì, Pá Hu, Pá Lau, Phình Hồ, Tà Si Láng, Trạm Tấu, Túc Đán và Xà Hồ thuộc huyện Văn Chấn.

Năm 1975, hợp nhất tỉnh Lào Cai, tỉnh Yên Bái và tỉnh Nghĩa Lộ thành tỉnh Hoàng Liên Sơn, huyện Trạm Tấu thuộc tỉnh Hoàng Liên Sơn[3] và đến ngày 12 tháng 8 năm 1991, tái lập tỉnh Yên Bái từ tỉnh Hoàng Liên Sơn cũ, huyện Trạm Tấu thuộc tỉnh Yên Bái.[4]

Ngày 9 tháng 5 năm 1998, Chính phủ ban hành Nghị định 27/1998/NĐ-CP[5] về việc thành lập thị trấn Trạm Tấu (thị trấn huyện lỵ huyện Trạm Tấu) trên cơ sở 372,5 ha diện tích tự nhiên và 2.863 nhân khẩu của xã Hát Lừu.

Huyện Trạm Tấu có 1 thị trấn và 11 xã như hiện nay.