Lò Gò - Xa Mát có tên trong Quyết định số 194/CT ngày 9 tháng 8 năm 1986 của Chủ tịch Hội đồng Bộ trưởng nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam. Theo quyết định này thì Lò Gò - Xa Mát có diện tích là 10.000 ha[1]. Trước khi được công nhận là rừng đặc dụng thì Lò Gò-Xa Mát thuộc sự quản lý của hai lâm trường Hoà Hiệp và Tân Bình[2]. Đến tháng 12 năm 1996, Phân viện Điều tra Quy hoạch Rừng II (FIPI II) đã xây dựng dự án đầu tư cho Lò Gò-Xa Mát với diện tích 16.754 ha, nhưng lại xác định tên là Khu rừng Văn hoá Lịch sử và Môi trường[3]. Dự án đầu tư đã được Bộ NN& PTNT phê duyệt theo Công văn số 842NN/PTLN/CN ngày 21 tháng 3 năm 1997 và Uỷ ban Nhân dân tỉnh Tây Ninh phê duyệt ngày 16 tháng 7 năm 1997 theo Quyết định số 261/QĐ-UB. Trên cơ sở quyết định của Uỷ ban Nhân dân tỉnh, Ban Quản lý rừng đặc dụng đã được thành lập[4].

Năm 1999, khi rà soát lại toàn bộ hệ thống các khu rừng đặc dụng của Việt Nam, Viện Điều tra Quy hoạch Rừng và Tổ chức Chim Quốc tế (BirdLife International) đã xác định Lò Gò - Xa Mát hiện còn nhiều diện tích rừng tự nhiên quan trọng với diện tích lớn, và đề xuất cần phải đánh giá lại và mở rộng khu bảo tồn [5]. Ngay sau đó, hai cơ quan này đã tiến hành khảo sát nhanh khu Lò Gò-Xa Mát vào tháng 12 năm 1999 và nhận thấy đây là khu vực có giá trị cao về đa dạng sinh học[2]. Năm 2001, Birdlife International, Viện STTNSV và Đại học Khoa học Tự nhiên Tp. Hồ Chí Minh đã tiến hành điều tra trong khu vực, kết quả đã cho thấy Lò Gò-Xa Mát có giá trị đa dạng sinh học cao[6].

Ngày 12 tháng 7 năm 2002, Thủ tướng Chính phủ đã ra Quyết định số 91/2002/QĐ-TTg chính thức chuyển hạng Khu Bảo tồn thiên nhiên Lò Gò - Xa Mát thành vườn quốc gia. Theo Quyết định của Thủ tướng Chính phủ, tổng diện tích vườn quốc gia này là 18.765 ha, trong đó phân khu bảo vệ nghiêm ngặt 8.594 ha, phân khu phục hồi sinh thái 10.084 ha, phân khu hành chính, dịch vụ 87 ha. Trách nhiệm quản lý vườn quốc gia được chuyển giao từ Sở NN&PTNT sang UBND tỉnh Tây Ninh. Hiện tại Ban Quản lý vườn quốc gia có 22 cán bộ biên chế, 53 cán bộ hợp đồng và 13 trạm bảo vệ rừng.

Lò Gò - Xa Mát có trong danh lục các khu rừng đặc dụng Việt Nam đến năm 2010 được xây dựng bởi Cục Kiểm lâm - Bộ NN&PTNT với diện tích 18.765 ha (Cục Kiểm lâm, 2003), danh lục này hiện vẫn chưa được Chính phủ Việt Nam phê duyệt.

Năm 2018, Ủy ban nhân dân tỉnh Tây Ninh đã đề nghị mở rộng vườn quốc gia trên cơ sở sáp nhập Khu rừng Văn hóa - Lịch sử Chàng Riệc có diện tích 10.812 ha vào Vườn quốc gia Lò Gò – Xa Mát có diện tích 19.210 ha. Đến năm 2020, vườn quốc gia chính thức được ký quyết định mở rộng với tổng diện tích là 30.022 ha, trải rộng trên địa bàn các xã Tân Bình, Tân Lập, Hòa Hiệp, Thạnh Tây, Thạnh Bình và Thạnh Bắc thuộc huyện Tân Biên, trong đó vùng đệm của vườn có diện tích 23.500 ha.[7][8][9]