Vùng đất huyện Phú Hòa thời Chúa Nguyễn cho đến Tây Sơn và đầu triều Nguyễn về cơ bản thuộc các tổng phía nam huyện Đồng Xuân. Năm 1899, huyện Tuy Hòa được nâng lên thành phủ Tuy Hòa. Phủ Tuy Hòa lúc này có 5 tổng, thì tổng Hòa Bình là phần đất thuộc huyện Phú Hòa; đến năm 1900 tổng Hòa Tường được thành lập bao gồm một số làng xã trên đất Phú Hòa. Từ đầu thế kỷ XX đến năm 2002, sự phân định đơn vị hành chính huyện Phú Hòa gắn với sự hình thành và phát triển của phủ Tuy Hòa xưa, huyện Đông Hòa, Tây Hòa và thành phố Tuy Hòa nay. Theo Nghị định số 15/2002/NĐ-CP ngày 31/01/2002 của Chính phủ tách thị xã Tuy Hòa thành hai đơn vị hành chính là thị xã Tuy Hòa và huyện Phú Hòa.