อำเภอธวัชบุรี เป็นอำเภอเก่าแก่ของจังหวัดร้อยเอ็ด สมัยก่อนมีพื้นที่อำเภอ 2 อำเภอ คือ อำเภอดินแดง และอำเภออุไทยร้อยเอ็ด ซึ่งที่ตั้งของเมืองธวัชบุรีนั้น เดิมอยู่ที่บ้านธวัชดินแดง ตำบลดินแดง อำเภอธวัชบุรี (ตำบลธงธานีในปัจจุบัน) ในปี พ.ศ. 2456 อำเภออุไทยร้อยเอ็ด ได้เปลี่ยนชื่อเป็น อำเภอแซงบาดาล โดยยกชื่อมาจากตำบลหมูม้น อำเภอสหัสขันธ์

ส่วนอำเภอธวัชบุรี ได้เปลี่ยนชื่อเป็น อำเภอดินแดง ในปี พ.ศ. 2560 ก่อนที่ต่อมาทางกระทรวงมหาดไทยจะประกาศยุบอำเภอดินแดง รวมเข้ากับอำเภอแซงบาดาล[1] และโอนพื้นที่ตำบลในอำเภอดินแดง 1 ตำบล ไปรวมกับพื้นที่ตำบลที่แบ่งจาก อำเภอเสลภูมิ จังหวัดร้อยเอ็ด และ อำเภอกมลาไสย อำเภอกุฉินารายณ์ จังหวัดกาฬสินธุ์ รวมจัดตั้งเป็นอำเภอโพนทอง

ต่อมาในปี พ.ศ. 2482 สมัยนายวาสนา วงศ์สุวรรณ มาเป็นนายอำเภอแซงบาดาล ได้เปลี่ยนชื่ออำเภอแซงบาดาล ให้เป็นชื่ออำเภอธวัชบุรี[2] โดยถือนิมิตมงคลจากอำเภอธวัชบุรีเก่าที่ได้สูญชื่อไปได้ 22 ปี ส่วนบ้านดินแดงนั้นก็เปลี่ยนนามใหม่ให้ชื่อว่า “บ้านธวัชบุรี” ตามชื่อเดิม จนถึงปัจจุบัน

• วันที่ 19 ตุลาคม 2456 เปลี่ยนแปลงชื่ออำเภออุไทยร้อยเอ็ด จังหวัดร้อยเอ็ด มณฑลร้อยเอ็ด เป็น อำเภอแซงบาดาล[3]
• วันที่ 29 เมษายน 2460 เปลี่ยนแปลงชื่ออำเภอธวัชบุรี จังหวัดร้อยเอ็ด มณฑลร้อยเอ็ด เป็น อำเภอดินแดง[4]
• วันที่ 23 พฤศจิกายน 2462 ยุบอำเภอดินแดง และโอนพื้นที่ 3 ตำบล รวมเข้ากับอำเภอแซงบาดาล และนำตำบลที่เหลืออีก 1 ตำบล ไปรวมกับอีก 2 ตำบลจากอำเภอเสลภูมิ, 2 ตำบลจากอำเภอกมลาไสย และ 2 ตำบลจากอำเภอกุฉินารายณ์ มาตั้งเป็น อำเภอโพนทอง ขึ้นกับจังหวัดร้อยเอ็ด[1]
• วันที่ 17 เมษายน 2482 เปลี่ยนแปลงชื่ออำเภอแซงบาดาล จังหวัดร้อยเอ็ด เป็น อำเภอธวัชบุรี[2]
• วันที่ 17 สิงหาคม 2491 โอนพื้นที่หมู่ 19 (ในขณะนั้น) ของตำบลเหล่า ไปตั้งเป็นหมู่ 18 ของตำบลหนองไผ่ และโอนพื้นที่หมู่ 3 (ในขณะนั้น) ของตำบลมะบ้า ไปตั้งเป็นหมู่ 16 ของตำบลธวัชบุรี[5]
• วันที่ 3 พฤศจิกายน 2496 ตั้งตำบลเขวาทุ่ง แยกออกจากตำบลหนองไผ่ และตำบลเหล่า[6]
• วันที่ 28 พฤศจิกายน 2499 จัดตั้งสุขาภิบาลบ้านนิเวศน์ ในท้องที่บางส่วนของตำบลหนองไผ่ และตำบลมะอึ (ในขณะนั้น)[7]
• วันที่ 3 ธันวาคม 2506 โอนพื้นที่หมู่ 9 (ในขณะนั้น) ของตำบลอุ่มเม้า ไปตั้งเป็นหมู่ 23 ของตำบลมะอึ[8]
• วันที่ 11 เมษายน 2510 ตั้งตำบลพระธาตุ แยกออกจากตำบลหมูม้น และตำบลมะอึ[9]
• วันที่ 10 มิถุนายน 2512 ตั้งตำบลธงธานี แยกออกจากตำบลธวัชบุรี และตั้งตำบลบึงงาม แยกออกจากตำบลมะบ้า[10]
• วันที่ 7 กันยายน 2514 ตั้งตำบลนิเวศน์ แยกออกจากตำบลมะอึ ตำบลหนองไผ่ และตำบลอุ่มเม้า[11]
• วันที่ 6 พฤศจิกายน 2522 ตั้งตำบลบ้านเขือง แยกออกจากตำบลหมูม้น[12]
• วันที่ 16 มิถุนายน 2524 ตั้งตำบลพระเจ้า แยกออกจากตำบลพระธาตุ[13]
• วันที่ 15 มิถุนายน 2525 ตั้งตำบลไพศาล แยกออกจากตำบลอุ่มเม้า[14]
• วันที่ 21 ตุลาคม 2528 ตั้งตำบลเทอดไทย แยกออกจากตำบลเหล่า[15]
• วันที่ 11 ธันวาคม 2529 ตั้งตำบลเมืองน้อย แยกออกจากตำบลเขวาทุ่ง[16]
• วันที่ 15 กันยายน 2532 ตั้งตำบลเชียงขวัญ แยกออกจากตำบลบ้านเขือง และตั้งตำบลบึงนคร แยกออกจากตำบลธงธานี[17]
• วันที่ 7 กันยายน 2533 ตั้งตำบลพลับพลา แยกออกจากตำบลธวัชบุรี[18]
• วันที่ 30 กันยายน 2535 จัดตั้งสุขาภิบาลธงธานี ในท้องที่บางส่วนของตำบลธงธานี และตำบลบึงนคร[19]
• วันที่ 17 กันยายน 2536 ตั้งตำบลราชธานี แยกออกจากตำบลหนองไผ่ และตั้งตำบลทุ่งเขาหลวง แยกออกจากตำบลมะบ้า[20]
• วันที่ 26 พฤษภาคม 2537 แยกพื้นที่ตำบลเชียงขวัญ ตำบลพลับพลา ตำบลพระธาตุ ตำบลพระเจ้า ตำบลหมูม้น และตำบลบ้านเขือง อำเภอธวัชบุรี มาตั้งเป็น กิ่งอำเภอเชียงขวัญ[21] ขึ้นกับอำเภอธวัชบุรี
• วันที่ 12 กันยายน 2538 ตั้งตำบลหนองพอก แยกออกจากตำบลมะอึ[22]
• วันที่ 25 มิถุนายน 2540 แยกพื้นที่ตำบลทุ่งเขาหลวง ตำบลเทอดไทย ตำบลบึงงาม ตำบลมะบ้า และตำบลเหล่า อำเภอธวัชบุรี มาตั้งเป็น กิ่งอำเภอทุ่งเขาหลวง[23] ขึ้นกับอำเภอธวัชบุรี
• วันที่ 25 พฤษภาคม 2542 ยกฐานะจากสุขาภิบาลบ้านนิเวศน์ และสุขาภิบาลธงธานี เป็นเทศบาลตำบลบ้านนิเวศน์ และเทศบาลตำบลธงธานี[24] ด้วยผลของกฎหมาย
• วันที่ 15 กันยายน 2547 ยุบสภาตำบลธงธานี รวมกับเทศบาลตำบลธงธานี[25]
• วันที่ 8 กันยายน 2550 ยกฐานะจากกิ่งอำเภอเชียงขวัญ และกิ่งอำเภอทุ่งเขาหลวง อำเภอธวัชบุรี เป็น อำเภอเชียงขวัญ และ อำเภอทุ่งเขาหลวง[26] ตามลำดับ
• วันที่ 9 มกราคม 2563 เปลี่ยนแปลงชื่อหมู่ที่ 5 บ้านหนองส้วม ตำบลเขวาทุ่ง เป็น หมู่ที่ 5 บ้านสระแก้ว[27]