เดิมเทศบาลตำบลเกาะสีชังเป็นส่วนหนึ่งของตำบลท่าเทววงษ์ (เดิมคือตำบลเกาะสีชัง)[4][5] ในยุครัฐบาลจอมพล แปลก พิบูลสงครามได้ประกาศยกฐานะพื้นที่บางส่วนของตำบลท่าเทววงษ์จัดตั้งเป็นสุขาภิบาลเกาะสีชัง กิ่งอำเภอเกาะสีชัง อำเภอศรีราชา จังหวัดชลบุรี เมื่อวันที่ 28 ธันวาคม พ.ศ. 2499[6] มีพื้นที่ทั้งหมด 7.96 ตารางกิโลเมตร[7]

ต่อมาพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดชมีพระบรมราชโองการโปรดเกล้าฯ ให้เปลี่ยนแปลงฐานะสุขาภิบาลเป็นเทศบาลเมื่อวันที่ 13 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2542 มีผลบังคับใช้เมื่อวันที่ 25 พฤษภาคม พ.ศ. 2542 ด้วยเหตุนี้สุขาภิบาลเกาะสีชัง จึงเปลี่ยนเป็นเทศบาลตำบลเกาะสีชัง มาแต่นั้น[1]

ต่อมากระทรวงมหาดไทยประกาศเปลี่ยนแปลงเขตเทศบาลตำบลเกาะสีชัง โดยทำการยุบองค์การบริหารส่วนตำบลท่าเทววงษ์ซึ่งมีประชากรบนเกาะขามใหญ่ไม่ถึง 2,000 คน รวมเข้ากับเทศบาลตำบลเกาะสีชัง เมื่อวันทื่ 30 ตุลาคม พ.ศ. 2551[8] ด้วยเหตุนี้เทศบาลตำบลเกาะสีชังจึงมีพื้นที่ทางทะเลเพิ่ม รวมเป็น 25.61 ตารางกิโลเมตร[7]