Vào đầu thế kỷ 19, vùng đất Tả Thanh Oai ngày nay là các xã, thôn (làng) của 2 tổng Tả Thanh Oai (Tả Thanh Oai, Nguyễn Thượng, Ngũ Phúc-Hạ Thanh Oai) và Đại Định (Siêu Quần), đều của huyện Thanh Oai phủ Ứng Thiên (tức Ứng Hòa) trấn Sơn Nam Thượng. Năm 1831, thành lập tỉnh Hà Nội, các làng xã này cùng toàn bộ phủ Ứng Hòa nhập về tỉnh Hà Nội.

Ngày 21 tháng 4 năm 1965, xã Tả Thanh Oai cùng với các xã Liên ninh, Ngọc Hồi, Đại Áng chuyển về huyện Thường Tín thuộc tỉnh Hà Tây (hợp nhất 2 tỉnh Hà Đông và Sơn Tây).

Ngày 29 tháng 12 năm 1975, xã Tả Thanh Oai nằm trong huyện Thường Tín thuộc tỉnh Hà Sơn Bình do hợp nhất 2 tỉnh Hà Tây và Hòa Bình.

Ngày 29 tháng 12 năm 1978, 4 xã ở phía bắc huyện Thường Tín là: Đại Áng, Liên Ninh, Ngọc Hồi, Tả Thanh Oai được sáp nhập vào huyện Thanh Trì, TP Hà nội.