Từ thời nhà Nguyễn đến trước Cách mạng tháng Tám, xã Đông Lĩnh thuộc tổng Thọ Hạc, gồm các thôn: Bản Nguyên, Vân Nhưng, Hồ Thôn, Trường Sơn.[3].

Năm 1977, các xã hữu ngạn sông Chu thuộc huyện Thiệu Hóa sáp nhập với huyện Đông Sơn thành huyện Đông Thiệu, xã Đông Lĩnh thuộc huyện Đông Thiệu.

Năm 1982, huyện Đông Thiệu đổi lại là huyện Đông Sơn, xã Đông Lĩnh lại thuộc huyện Đông Sơn.

Ngày 29 tháng 2 năm 2012, xã Đông Lĩnh được chuyển từ huyện Đông Sơn về thành phố Thanh Hóa.[4]

Ngày 9 tháng 12 năm 2020, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết 1108/NQ-UBTVQH14 về việc thành lập các phường thuộc thành phố Thanh Hóa (nghị quyết có hiệu lực từ ngày 1 tháng 2 năm 2021)[1]. Theo đó, thành lập phường Đông Lĩnh trên cơ sở toàn bộ 8,74 km² diện tích tự nhiên và 10.764 người của xã Đông Lĩnh.