Sau năm 1975, Đồng Thịnh là một xã thuộc huyện Định Hóa.

Đến năm 2019, xã Đồng Thịnh được chia thành 22 xóm: An Thịnh 1, An Thịnh 2, Đồng Bo, Nà Lẹng, Du Nghệ 1, Du Nghệ 2, Đồng Làn, Đồng Mòn, Đồng Phương, Nà Chà, Nà Táp, Khuân Ca, Làng Bầng, Co Quân, Đèo Tọt 1, Đèo Tọt 2, Đồng Đình, Búc 1, Búc 2, Làng Bèn, Bồ Kết, Thâm Bây.

Ngày 11 tháng 12 năm 2019, sáp nhập hai xóm An Thịnh 1 và An Thịnh 2 thành xóm An Thịnh, sáp nhập xóm Nà Lẹng vào xóm Đồng Bo, sáp nhập hai xóm Du Nghệ 1 và Du Nghệ 2 thành xóm Ru Nghệ, sáp nhập hai xóm Đồng Mòn và Đồng Phương vào xóm Đồng Làn, sáp nhập xóm Nà Trà vào xóm Nà Táp, sáp nhập xóm Co Quân vào xóm Làng Bầng, sáp nhập hai xóm Đèo Tọt 1 và Đèo Tọt 2 thành xóm Đèo Tọt, sáp nhập ba xóm Đồng Đình, Búc 1, Búc 2 thành xóm Làng Búc, sáp nhập hai xóm Bồ Kết và Thâm Bây vào xóm Làng Bèn.[2]