Với Hòa ước Nhâm Tuất (1862), triều đình Huế nhượng hẳn 3 tỉnh miền Đông Nam Kỳ (Biên Hòa, Gia Định và Định Tường) cho thực dân Pháp làm thuộc địa. Chính quyền thực dân Pháp chia 3 tỉnh này thành 13 thành các hạt thanh tra (inspection), do các viên chức Pháp ngạch thanh tra các công việc bản xứ (inspecteur des affaires indigeânes) đứng đầu, nhưng tạm thời vẫn giữ cơ cấu phủ huyện cũ.

Ngày 9 tháng 11 năm 1864, thực dân Pháp thành lập các khu thanh tra sau trên địa bàn phủ Tân An cũ:

• Khu thanh tra Tân An: thành lập trên địa bàn hai huyện Cửu An và Tân Thạnh của phủ Tân An;
• Khu thanh tra Phước Lộc: thành lập trên địa bàn huyện Phước Lộc của phủ Tân An, sau đổi tên là khu thanh tra Cần Giuộc vào ngày 16 tháng 8 năm 1867, rồi giải thế nhập vào khu thanh tra Chợ Lớn và khu thanh tra Tân An vào ngày 5 tháng 6 năm 1871;
• Khu thanh tra Tân Hòa: thành lập trên địa bàn huyện Tân Hòa của phủ Tân An, sau đổi tên là khu thanh tra Gò Công ngày 16 tháng 8 năm 1867.

Sau khi chiếm được toàn bộ Nam Kỳ, năm 1868, chính quyền thực dân Pháp bãi bỏ các đơn vị hành chính phủ, huyện, phân chia lại toàn bộ cõi Nam Kỳ. Các hạt thanh tra về sau cũng được đổi thành hạt tham biện (arrondissement), do các Chánh tham biện (administrateur) người Pháp đứng đầu. Tuy vậy, chính quyền thực dân Pháp vẫn giữ lại cơ cấu hành chính cấp thấp như tổng, xã thôn.

Năm 1863, phủ lỵ Tân An được dời từ thôn Bình Khuê về thôn Nhơn Thạnh (nay là thuộc địa bàn phường 5, thành phố Tân An)

Năm 1865, phủ Tân An đổi thành hạt Tân An. Năm 1869, lỵ sở của hạt chuyển về thôn Bình Lập (thôn này được vua Tự Đức ban sắc phong vào năm 1852).

Theo Nghị định ngày 20 tháng 12 năm 1899 của Toàn quyền Đông Dương đổi tất cả các hạt tham biện thành tỉnh thì từ ngày 1 tháng 1 năm 1900 hạt tham biện Tân An trở thành tỉnh Tân An. Tỉnh lỵ Tân An đặt tại làng Bình Lập thuộc quận Châu Thành.

Ban đầu, tỉnh Tân An gồm 3 quận: Châu Thành, Thủ Thừa và Mộc Hóa. Ngày 20 tháng 11 năm 1952, lập thêm quận Tân Trụ thuộc tỉnh Tân An.