อำเภอแม่อายเดิมเป็นส่วนหนึ่งของอำเภอฝาง ต่อมาได้แยก 3 ตำบลของอำเภอฝาง ได้แก่ ตำบลแม่อาย ตำบลแม่สาว และตำบลแม่นาวาง ออกจากอำเภอฝาง ตั้งเป็นกิ่งอำเภอแม่อาย ตามประกาศกระทรวงมหาดไทย วันที่ 10 สิงหาคม 2510 และราชกิจจานุเบกษา เล่มที่ 84 ตอนที่ 80 หน้า 2397 ลงวันที่ 29 สิงหาคม 2510 ต่อมาในวันที่ 28 มิถุนายน 2516 ได้ยกฐานะเป็น อำเภอแม่อาย ตามราชกิจจานุเบกษา เล่มที่ 90 ตอนที่ 75 หน้า 32 ต่อมาได้ตั้งตำบลสันต้นหมื้อโดยแยกออกจากตำบลแม่นาวาง ตั้งตำบลท่าตอนโดยแยกออกจากตำบลแม่อาย ตั้งตำบลบ้านหลวงโดยแยกออกจากตำบลสันต้นหมื้อ และตั้งตำบลมะลิกาโดยแยกออกจากตำบลแม่อาย ทำให้อำเภอแม่อายมีตำบลทั้งสิ้น 7 ตำบลจนถึงปัจจุบัน