Đầu thế kỷ XVII do cuộc chiến tranh Trịnh - Nguyễn kéo dài, nhân dân từ các tỉnh Đàng Ngoài đã kéo vào vùng đất sát biển phía bắc Bình Thuận lập chốn định cư. Tuy nhiên địa danh Tuy Phong có thể chỉ mới chính thức có từ năm Minh Mạng thứ 13 (1827) khi đặt phủ Ninh Thuận gồm 2 huyện Yên Phước và Tuy Phong (tách từ phủ Hàm Thuận ra).

Đời vua Đồng Khánh thứ 4 (1886) đổi thành Đạo Ninh Thuận nhập tỉnh Khánh Hòa nhưng huyện Tuy Phong vẫn thuộc Bình Thuận (Theo Đại Nam Nhất Thống Chí)

Sau năm 1975, Tuy Phong cùng với các quận cũ thời Việt Nam Cộng hòa như: Hải Ninh, Phan Lý Chàm, Hòa Đa nhập thành huyện Bắc Bình (thuộc tỉnh Thuận Hải cũ).

Năm 1982, huyện Tuy Phong được tái lập, tách ra khỏi huyện Bắc Bình. Huyện khi đó vẫn thuộc tỉnh Thuận Hải, gồm có thị trấn Phan Rí Cửa và 10 xã: Bình Thạnh, Chí Công, Hòa Minh, Hòa Phú, Liên Hương, Phan Dũng, Phong Phú, Phú Lạc, Phước Thể, Vĩnh Hảo. Tuy nhiên, Phan Rí Cửa không phải là thị trấn huyện lỵ huyện Tuy Phong, trung tâm hành chính huyện đặt tại xã Liên Hương.

Ngày 28 tháng 11 năm 1983, chuyển xã Liên Hương thành thị trấn Liên Hương, thị trấn huyện lỵ huyện Tuy Phong.

Ngày 26 tháng 12 năm 1991, tỉnh Bình Thuận được tái lập từ tỉnh Thuận Hải cũ, huyện Tuy Phong thuộc tỉnh Bình Thuận.

Ngày 18 tháng 7 năm 2003, chia xã Vĩnh Hảo thành 2 xã Vĩnh Hảo và Vĩnh Tân.

Ngày 16 tháng 12 năm 2011, thị trấn Phan Rí Cửa được công nhận là đô thị loại IV.

Ngày 1 tháng 1 năm 2020, sáp nhập xã Hòa Phú vào thị trấn Phan Rí Cửa.[1]

Huyện Tuy Phong có 2 thị trấn và 9 xã như hiện nay.