Trong lịch sử dựng nước và giữ nước, vùng đất Bút Sơn ngày nay được con người khai phá từ rất sớm. Căn cứ vào tấm bia chùa Minh Tịnh (Minh Tịnh tự bi văn) ở phố Thọ Văn, thị trấn Bút Sơn dựng năm Quảng Hựu thứ 6 (1090), đời vua Lý Nhân Tông (1072 – 1128) cho biết: Từ thế kỷ XI, vùng đất Bút Sơn đã hình thành cộng đồng dân cư sinh sống đông đúc. Văn bia này cũng trùng lặp với truyền ngôn của vùng đất này cho rằng: Vào cuối thế kỷ XI đầu thế kỷ XII dưới thời Lý Nhân Tông (1066 - 1127) có nhiều nhóm người từ ngoài Bắc di cư vào, thấy điều kiện tự nhiên thuận lợi đã dừng lại cư ngụ dọc theo bờ sông Ngu (sông Lạch Trường). Một nhóm người làm nghề chài lưới, đánh cá; một số đông trồng dâu nuôi tằm, ươm tơ, dệt lụa, cấy lúa và một số khác làm nghề thủ công. Do đất đai ven sông tương đối màu mỡ dễ kiếm ăn nên họ trụ lại làm ăn sinh sống và cùng với thời gian họ trở thành tổ tiên xa xưa của vùng Bút Sơn.

Đến đời Trần thì dân cư vùng này khá đông đúc do có thêm nhóm người từ Nam Định, Ninh Bình di cư vào, Nga Sơn, Hậu Lộc đi cư sang. Ban đầu cư dân vùng Bút Sơn chủ yếu làm nghề chài lưới trên sông, cái tên “xóm chài” để chỉ thôn Thọ Văn, “xóm lưới” để chỉ thôn Thọ Sơn là một chứng tích. Sau khi dân cư trở nên đông đúc, vùng đất bải ven sông này càng mở rộng thì nghề nông cũng trở thành nghề chủ yếu. Ngoài ra nhân dân còn phát triển nghề trồng dâu, nuôi tằm, trồng bông, kéo sợi. Một bộ phận dân cư còn làm các nghề như đan lát, thợ mộc, thợ nề, làm hàng vàng mã… Về sau, do nhu cầu của giao lưu hàng hoá và trao đổi nông sản thực phẩm đã hình thành chợ Bút và hai dãy phố chợ. Chợ Bút xưa chạy dọc theo hướng Bắc – Nam, hai bên là hai dãy nhà tranh xen gạch ngói với nhiều cửa hiệu tạp hoá, vải sợi, thuốc bắc, may mặc, kim khí. Phần đông các nhà ven chợ là các hàng bánh, hàng xén, quán rượu, hàng phở. Trong chợ có một số ít quán là ngói còn phần lớn là lều tranh tạm bợ. Chợ Bút xưa họp mỗi tháng sáu phiên, ngoài ra mỗi buổi chiều đều có chợ hôm. Các phiên chợ chính không những thu hút cư dân trong huyện mà còn có cả các lái buồn từ các huyện lân cận và thị xã về mua bán. Đối với cư dân trong vùng, phiên chợ Bút thực sự là ngày hội thường kỳ thu hút khá đông các tầng lớp nhân dân tham gia.

Dưới triều Nguyễn (thời Gia Long) Phủ Hoằng Hóa được chia thành 7 tổng: Lỗ Đô, Dương Sơn, Từ Minh, Bái Cầu, Hành Vĩ, Bút Sơn, Kin Xuyến; đến cuối thế kỷ XIX hình thành 8 tổng: Bút Sơn, Hành Vĩ, Ngọc Chuế, Lỗ Hương, Dương Sơn, Dương Thủy, Bái Trạch, Từ Quang. Xã Bút Sơn thuộc tổng Bút Sơn xưa, ban đầu xã có 1 thôn: Thọ Lộc, về sau do có sự phát triển nên hình thành sáu thôn gồm: Thọ Vực, Thọ Văn, Thọ Bút, Thọ Sơn, Thọ Lộc, (trước là Thọ Triền), Vĩnh Thọ.

Sau cách mạng tháng Tám năm 1945, xóa bỏ các đơn vị hành chính cấp  phủ, cấp tổng, thành lập các đơn vị hành chính cấp xã. Từ tháng 4/1946 trên cơ sở 8 tổng của huyện Hoằng Hoá được chia thành 54 xã. Theo đó xã Bút Sơn gồm 5 làng: Vĩnh Yên, Phúc Thọ, Bút Cương, Thọ Văn và Hoằng Lọc. Đến tháng 3/1947 toàn huyện từ 54 xã tháp nhập thành 12 xã lớn, 5 làng của xã Bút Sơn được tháp nhập với xã Hoằng Phúc. Đầu năm 1950 Hoằng Hoá lại chia thành 27 xã và từ năm 1955 đến năm 1989 hình thành 47 xã thì cư dân xã Bút Sơn cơ bản là một bộ phận của của cư dân các xã Hoằng Phúc, Hoằng Đức, Hoằng Vinh, Hoằng Đạo.

Ngày 14 tháng 9 năm 1989 Thị trấn Bút Sơn được thành lập theo quyết định số 124  của Hội đồng Bộ trưởng (nay là Chính phủ) là đơn vị hành chính thứ 48 của huyện Hoằng Hóa. Đến ngày 01/01/2011, thị trấn Bút Sơn mở rộng theo Nghị quyết 52/NQ- CP ngày 15/10/2009 của Chính phủ

Thực hiện Nghị quyết số 786/NQ-UB TVQH14 ngày 16/10/2019 của Uỷ ban Thường vụ Quốc hội về việc sắp xếp các đơn vị hành chính cấp xã thuộc tỉnh Thanh Hoá; sáp nhập nguyên trạng xã Hoằng Phúc, Hoằng Vinh vào thị trấn Bút Sơn từ ngày 01/12/2019.