Phần lớn địa bàn thị trấn Vĩnh Lộc hiện nay trước đây là xã Vĩnh Thành thuộc huyện Vĩnh Lộc.

Ngày 28 tháng 1 năm 1992, thành lập thị trấn Vĩnh Lộc, thị trấn huyện lỵ huyện Vĩnh Lộc trên cơ sở tách các làng: Thành Công, Thành Long của xã Vĩnh Thành, làng Bái Xuân của xã Vĩnh Phúc và làng Phương Giai của xã Vĩnh Tiến.[1]

Đến năm 2018, thị trấn Vĩnh Lộc có diện tích 0,82 km², dân số là 2.642 người, mật độ dân số đạt 3.222 người/km². Xã Vĩnh Thành có diện tích 4,61 km², dân số là 4.955 người, mật độ dân số đạt 1.075 người/km².

Ngày 16 tháng 10 năm 2019, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết số 786/NQ-UBTVQH14 về việc sắp xếp các đơn vị hành chính cấp xã thuộc tỉnh Thanh Hóa (nghị quyết có hiệu lực từ ngày 1 tháng 12 năm 2019)[2]. Theo đó, sáp nhập toàn bộ diện tích và dân số của xã Vĩnh Thành vào thị trấn Vĩnh Lộc.