Trước năm 2001, địa bàn huyện Đông Hải ngày nay là một phần huyện Giá Rai (nay là thị xã Giá Rai).

Huyện được thành lập vào ngày 24 tháng 12 năm 2001 theo Nghị định số 98/2001/NĐ-CP của Chính phủ.[4]

Khi mới thành lập, huyện Đông Hải có 52.786,36 ha diện tích tự nhiên và 123.440 nhân khẩu, gồm 8 đơn vị hành chính trực thuộc là các xã: An Trạch, An Phúc, Định Thành, Long Điền, Long Điền Tây, Long Điền Đông, Long Điền Đông A và thị trấn Gành Hào.

Ngày 24 tháng 12 năm 2003, thành lập xã Định Thành A trên cơ sở 2.986,50 ha diện tích tự nhiên và 9.410 nhân khẩu của xã Định Thành.[5]

Ngày 01 tháng 08 năm 2008, thành lập xã An Trạch A trên cơ sở điều chỉnh 4.807,48 ha diện tích tự nhiên và 11.238 nhân khẩu của xã An Trạch; thành lập xã Điền Hải trên cơ sở điều chỉnh 3.400,04 ha diện tích tự nhiên và 9.408 nhân khẩu của xã Long Điền Tây.[6]

Huyện Đông Hải có 56.160,17 ha diện tích tự nhiên và 138.983 nhân khẩu, có 11 đơn vị hành chính trực thuộc, bao gồm thị trấn Gành Hào và 10 xã: Long Điền, Long Điền Đông, Long Điền Đông A, Long Điền Tây, Điền Hải, An Phúc, An Trạch, An Trạch A, Định Thành và Định Thành A.