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.

Ngày 21 tháng 4 năm 2006, Chính phủ ban hành Nghị định 40/2006/NĐ-CP[4]. Theo đó, thành lập thị trấn Nhồi trên cơ sở 184,34 ha diện tích tự nhiên, 4.577 người của xã Đông Hưng và 3 ha diện tích tự nhiên, 478 người của xã Đông Tân.

Sau khi điều chỉnh địa giới hành chính, xã Đông Tân còn lại 451,39 ha diện tích tự nhiên và 7.401 người.

Ngày 29 tháng 2 năm 2012, xã Đông Tân được chuyển từ huyện Đông Sơn về thành phố Thanh Hóa.[5]

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 Tân trên cơ sở toàn bộ 4,42 km² diện tích tự nhiên và 8.515 người của xã Đông Tân.