Thời Việt Nam Cộng Hoà, địa bàn huyện Trảng Bom thuộc phạm vi ba quận Đức Tu (tỉnh Biên Hòa), Xuân Lộc và Kiệm Tân (tỉnh Long Khánh). Sau năm 1975, thuộc huyện Thống Nhất, tỉnh Đồng Nai.

Ngày 21 tháng 8 năm 2003, Chính phủ đã ban hành Nghị định số 97/2003/NĐ-CP[2]. Theo đó, thành lập huyện Trảng Bom trên cơ sở tách thị trấn Trảng Bom và 16 xã: Hố Nai 3, Bắc Sơn, Bình Minh, Quảng Tiến, Sông Trầu, Tây Hòa, Trung Hòa, Đông Hòa, Hưng Thịnh, Sông Thao, Bàu Hàm, Giang Điền, An Viễn, Đồi 61, Cây Gáo, Thanh Bình của huyện Thống Nhất.

Sau khi thành lập, huyện Trảng Bom có 17 đơn vị hành chính cấp xã, gồm 1 thị trấn và 16 xã như hiện nay.

Ngày 11 tháng 5 năm 2019, Bộ Xây dựng ra quyết định công nhận thị trấn Trảng Bom là đô thị loại IV.