อำเภอทุ่งเขาหลวงเดิมเป็นส่วนหนึ่งของอำเภอธวัชบุรี ทางราชการได้แบ่งพื้นที่การปกครองออกมาตั้งเป็น กิ่งอำเภอทุ่งเขาหลวง ตามประกาศกระทรวงมหาดไทยเมื่อวันที่ 1 มิถุนายน พ.ศ. 2540 โดยมีผลบังคับตั้งแต่วันที่ 1 กรกฎาคม ปีเดียวกัน และต่อมาในวันที่ 24 สิงหาคม พ.ศ. 2550 ได้มีพระราชกฤษฎีกายกฐานะกิ่งอำเภอทุ่งเขาหลวงขึ้นเป็น อำเภอทุ่งเขาหลวง โดยมีผลบังคับตั้งแต่วันที่ 8 กันยายน ปีเดียวกัน 

อำเภอทุ่งเขาหลวงแบ่งเขตการปกครองย่อยออกเป็น 5 ตำบล 51 หมู่บ้าน ได้แก่