Từ thời nhà Nguyễn đến trước Cách mạng tháng Tám, xã Đông Tân thuộc tổng Quang Chiểu, gồm các thôn: Phù Lưu (làng Trầu, xã Phù Lưu), Viện Giang (làng Vèn, xã An Hoạch), An Hoạch Thượng hay Yên Hoạch Thượng (làng Nhồi Thượng, xã An Hoạch) và thôn Đông.[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 Tân thuộc huyện Đông Thiệu.

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

Năm 2006, một phần diện tích và dân số của xã Đông Tân, bao gồm 3 ha diện tích tự nhiên và 478 người được tách ra để thành lập thị trấn Nhồi (nay là phường An Hoạch).[1]

Tháng 2 năm 2012, xã Đông Tân được chuyển từ huyện Đông Sơn về thành phố Thanh Hoá[4].