Thanh Hà có lịch sử phát triển lâu đời. Căn cứ vào tài liệu khảo cổ thì xa xưa nơi đây là biển cả mênh mông, trải qua hàng vạn năm - được phù sa sông Thái Bình và sông Kinh Thầy bồi đắp đã thành đồng bãi phù sa châu thổ. Những cư dân Thanh Hà đầu tiên đã đến đây khai phá vùng đầm lầy, bãi lau, bờ sú thành đồng ruộng tốt tươi. Trải qua quá trình lịch sử dựng nước và giữ nước cùng dân tộc, nhân dân lao động và đã tạo dựng lên mảnh đất giàu đẹp như ngày nay và trở thành niềm tự hào của người Thanh Hà.
Từ lâu trong gian lưu truyền câu ca:
"Đã là con mẹ con cha
Sinh ra ở đất Thanh Hà xứ Đông"
Cũng có nơi trong huyện truyền nhau câu ca:
"Muốn làm con mẹ con cha
Thì sinh ở đất Thanh Hà xứ Đông"
Huyện Thanh Hà từ thời Trần trở về trước là đất Bàng Hà; thời thuộc Minh là huyện Bình Hà trong châu Nam Sách, phủ Lạng Giang. Đầu thời Hậu Lê là huyện Bình Hà phủ Nam Sách; đến thời Lê Hiến Tông chia làm hai huyện Bình Hà và Tân Minh (nay là huyện Tiên Lãng). Huyện Bình Hà mới giữ tên gọi này đến thời nhà Mạc. Khoảng đời Mạc Phúc Nguyên (1547-1561) vì kiêng huý Mạc Bình, ông nội Mạc Đăng Dung, nên đổi thành Thanh Hà. Tên gọi Thanh Hà giữ nguyên từ đó tới nay (trừ giai đoạn sáp nhập với huyện Nam Sách để thành huyện Nam Thanh). Trải qua những biến động của lịch sử, đơn vị hành chính và địa giới Thanh Hà cũng thay đổi. Thời Hùng Vương, nước ta được chia thành 15 bộ, Hải Dương thuộc bộ Dương Tuyền; đến đầu Công nguyên nhà Hán đô hộ chia nước ta ra làm 3 quận, 10 huyện, Thanh Hà lúc đó có tên huyện là Câu Lậu (gồm Nam Thanh Hà, Tây An Lão và 1/3 huyện Tiên Lãng - Hải Phòng). Lúc này, cư dân đã khá đông đúc, sống tập trung ở các vùng thuộc khu Hà Bắc, Hà Tây và một phần Hà Nam ngày nay.
Đến đầu thế kỷ VI, Thanh Hà đã có nhiều cụm dân cư ở tập trung thành xóm trại; lớn hơn là các trang như: Cập Hiền Trang (Tiền Tiến); Hoàng Mô, Hoàng Mai Trang (Quyết Thắng); Hưu Cao Trang, Sơn Trại Trang (Thanh Bình); Hạ Hào Trang (Thanh Xá); Đìa La Trang (Cẩm Chế); Tảo Sơn Trang (Thanh An); Đại Lý, Hải Hộ Trang (Hồng Lạc).
Ngày 24 tháng 2 năm 1979, huyện Thanh Hà và huyện Nam Sách hợp nhất thành huyện Nam Thanh.
Ngày 17 tháng 2 năm 1997, tái huyện Thanh Hà từ huyện Nam Thanh, giải thể xã Thanh Bình để thành lập thị trấn Thanh Hà, thị trấn huyện lỵ huyện Thanh Hà. Huyện Thanh Hà có thị trấn Thanh Hà và 24 xã: An Lương, Cẩm Chế, Hồng Lạc, Hợp Đức, Liên Mạc, Phượng Hoàng, Quyết Thắng, Tân An, Tân Việt, Thanh An, Thanh Bính, Thanh Cường, Thanh Hải, Thanh Hồng, Thanh Khê, Thanh Lang, Thanh Sơn, Thanh Thủy, Thanh Xá, Thanh Xuân, Tiền Tiến, Trường Thành, Việt Hồng, Vĩnh Lập.
Ngày 16 tháng 10 năm 2019, Ủy ban Thường vụ Quốc hội đã thông qua Nghị quyết số 788/NQ-UBTVQH14 về việc sắp xếp các đơn vị hành chính cấp huyện, cấp xã thuộc tỉnh Hải Dương. Theo đó, chuyển các xã Quyết Thắng và Tiền Tiến về thành phố Hải Dương quản lý; hợp nhất hai xã An Lương và xã Phượng Hoàng thành xã An Phượng; hợp nhất các xã Hợp Đức, Trường Thành và xã Thanh Bính thành xã Thanh Quang.
Sau khi sắp xếp và điều chỉnh địa giới, huyện Thanh Hà có 1 thị trấn và 19 xã như hiện nay; được chia làm 4 khu là Hà Nam, Hà Đông, Hà Tây và Hà Bắc: Khu Hà Nam bao gồm 5 xã: Thanh Xuân, Thanh Thủy, Thanh Sơn, Thanh Xá, Thanh Khê và thị trấn Thanh Hà; khu Hà Bắc bao gồm 7 xã: Thanh An, Thanh Lang, Việt Hồng, Hồng Lạc, Tân Việt, Cẩm Chế, Liên Mạc; khu Hà Đông bao gồm 4 xã: Vĩnh Lập, Thanh Hồng, Thanh Cường, Thanh Quang; khu Hà Tây bao gồm 3 xã: An Phượng, Thanh Hải, Tân An.