Thời nhà Nguyễn, xã Đông Vinh thuộc tổng Quang Chiếu, huyện Đông Sơn, phủ Thiệu Hóa, gồm các làng: Đa Sĩ (xã Trường Hựu), Văn Khê, Tam Thọ, Khê Mật[4].

Tên gọi xã Đông Vinh có từ năm 1953[4].

Năm 1977, các xã hữu ngạn sông Chu thuộc huyện Thiệu Hóa sáp nhập với huyện Đông Sơn thành huyện Đông Thiệu, xã Đông Vinh thuộc huyện Đông Thiệu. Năm 1982 huyện Đông Thiệu đổi lại là huyện Đông Sơn, xã Đông Vinh lại thuộc huyện Đông Sơn.

Tháng 2 năm 2012, xã Đông Vinh được chuyển từ huyện Đông Sơn về thành phố Thanh Hoá[5].