Địa bàn xã Xuân Đình hiện nay trước đây vốn là hai xã Xuân Phú và Cẩm Đình thuộc huyện Phúc Thọ.

Trước khi sáp nhập, xã Xuân Phú có diện tích 4,90 km², dân số là 5.732 người, mật độ dân số đạt 1.170 người/km². Xã Cẩm Đình có diện tích 4,26 km², dân số là 3.080 người, mật độ dân số đạt 723 người/km².

Ngày 11 tháng 2 năm 2020, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết số 895/NQ-UBTVQH14 về việc sắp xếp các đơn vị hành chính cấp xã thuộc thành phố Hà Nội (nghị quyết có hiệu lực từ ngày 1 tháng 3 năm 2020)[1]. Theo đó, sáp nhập toàn bộ diện tích và dân số của hai xã Xuân Phú và Cẩm Đình thành xã Xuân Đình.