Thị trấn Đồng Văn được thành lập vào ngày 10 tháng 1 năm 1984, theo quyết định số 02/HĐBT của Hội đồng Bộ trưởng về việc phân vạch địa giới một số xã, thị trấn thuộc tỉnh Hà Nam Ninh[1]. Theo đó, tách 272 ha đất của các trạm trại của trung ương, tỉnh, huyện quản lý đóng trên khu vực Đồng Văn; 15 ha của phố Đồng Văn thuộc xã Duy Minh; 130 ha của phố Đồng Văn thuộc xã Hoàng Đông và làng Đồng Văn của xã Hoàng Đông để thành lập thị trấn Đồng Văn.

Đến năm 2018, thị trấn Đồng Văn có diện tích 3,8777 km2, dân số là 10.241 người, mật độ dân số đạt 2.641 người/km2.

Ngày 17 tháng 12 năm 2019, Ủy ban thường vụ Quốc hội thông qua Nghị quyết số 829/NQ-UBTVQH14.[2]. Theo đó:

• Điều chỉnh 0,434 km2 diện tích tự nhiên và 340 người của xã Yên Bắc, 0,857 km2 diện tích tự nhiên và 746 người của xã Tiên Nội, 0,828 km2 diện tích tự nhiên của xã Hoàng Đông, 0,44 km2 diện tích tự nhiên của xã Duy Minh, 0,0053 km2 diện tích tự nhiên của xã Bạch Thượng vào thị trấn Đồng Văn
• Điều chỉnh 0,17 km2 diện tích tự nhiên của thị trấn Đồng Văn vào xã Bạch Thượng
• Điều chỉnh 0,633 km2 diện tích tự nhiên của thị trấn Đồng Văn vào xã Duy Minh
• Điều chỉnh 0,049 km2 diện tích tự nhiên của thị trấn Đồng Văn vào xã Hoàng Đông
• Thành lập phường Đồng Văn thuộc thị xã Duy Tiên trên cơ sở toàn bộ diện tích và dân số của thị trấn Đồng Văn.

Sau khi thành lập, phường Đồng Văn có diện tích 5,59 km2, dân số là 11.327 người.