ท้องที่อำเภอนาตาลเดิมเป็นส่วนหนึ่งของอำเภอเขมราฐ ทางราชการได้แบ่งพื้นที่การปกครองออกมาตั้งเป็น กิ่งอำเภอนาตาล ตามประกาศกระทรวงมหาดไทยลงวันที่ 31 มีนาคม พ.ศ. 2537 โดยมีผลบังคับตั้งแต่วันที่ 30 เมษายน ปีเดียวกัน[1] ต่อมาในวันที่ 24 สิงหาคม พ.ศ. 2550 ได้มีพระราชกฤษฎีกายกฐานะขึ้นเป็น อำเภอนาตาล โดยมีผลบังคับตั้งแต่วันที่ 8 กันยายน ปีเดียวกัน[2]