Tiểu huyện Mueang Sa được lập năm 1908, gồm 7 tambon Mueang Sa, Ai Na Lai, Ban San, Ban Khueng, Pong Sanuk, Nam Khao và Lai Na được tách ra từ Mueang Nan.[1] Năm 1909, đơn vị này đã được nâng cấp thành huyện.[2] Năm 1917, huyện được đổi tên thành Phun Yuen (บุญยืน), do văn phòng huyện nằm ở tambon này.[3] Năm 1939, huyện được đổi tên trở lại tên lịch sử, chỉ bỏ từ Mueang vốn dành cho các huyện thủ phủ của tỉnh.[4] Huyện đã được đổi tên thành Wiang Sa ngày 23/1/1986.[5]