Địa bàn xã Phú Gia hiện nay trước đây vốn là hai xã Vinh Phú và Vinh Thái thuộc huyện Phú Vang.

Trước khi sáp nhập, xã Vinh Phú có diện tích 7,37 km², dân số là 3.502 người, mật độ dân số đạt 475 người/km². Xã Vinh Thái có diện tích 19,70 km², dân số là 5.611 người, mật độ dân số đạt 285 người/km².

Ngày 17 tháng 12 năm 2019, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết 834/NQ-UBTVQH14 về việc sắp xếp các đơn vị hành chính cấp xã thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế (nghị quyết có hiệu lực từ ngày 1 tháng 1 năm 2020)[1]. Theo đó, sáp nhập toàn bộ diện tích và dân số của hai xã Vinh Phú và Vinh Thái thành xã Phú Gia.