Thời nhà Nguyễn, Trà Vinh là tên 1 huyện (trước đó là phủ) thuộc phủ Lạc Hóa, tỉnh Vĩnh Long (được lập ra năm 1832).

Năm 1876, Pháp chia tỉnh Vĩnh Long cũ thành 3 tiểu khu (hạt tham biện): Vĩnh Long, Trà Vinh, Bến Tre.

Trà Vinh được thành lập theo Nghị định ngày 20 tháng 12 năm 1899 của Toàn quyền Đông Dương trên cơ sở đổi tên gọi tiểu khu hay hạt tham biện (arrondissement) thành tỉnh (province), kể từ ngày 1 tháng 1 năm 1900. Như vậy Trà Vinh là 1 trong 20 tỉnh ở Nam Kỳ lúc bấy giờ.

Dưới thời Pháp thuộc, Trà Vinh gồm 8 quận: Càng Long, Cầu Ngang, Cầu Kè (ban đầu thuộc tỉnh Cần Thơ, sau nhập vào tỉnh Vĩnh Long rồi Trà Vinh), Châu Thành, Long Toàn (nay là huyện Duyên Hải), Tiểu Cần, Trà Cú và Trà Ôn.

Ngày 27/6/1951, Ủy ban Kháng chiến Hành chính Nam Bộ (thuộc chính quyền Việt Nam Dân chủ Cộng hòa) nhập 2 tỉnh Vĩnh Long và Trà Vinh thành tỉnh Vĩnh Trà. Huyện Tiểu Cần được nhập vào huyện Càng Long. Tỉnh Vĩnh Trà tồn tại đến năm 1954.

Chính quyền Việt Nam Cộng hòa đã đổi tên tỉnh Trà Vinh thành tỉnh Vĩnh Bình theo Sắc lệnh 143-NV của Tổng thống ngày 22 tháng 10 năm 1956.

Tuy nhiên, chính quyền Mặt trận Dân tộc Giải phóng Miền Nam Việt Nam và sau này là Chính phủ Cách mạng lâm thời Cộng hòa Miền Nam Việt Nam cùng với Việt Nam Dân chủ Cộng hòa không công nhận tên gọi này mà vẫn gọi theo tên cũ là tỉnh Trà Vinh.

Tháng 2/1976 Trà Vinh hợp nhất với Vĩnh Long thành tỉnh Cửu Long và cho đến ngày 26-12-1991 mới tách ra như cũ. Khi tách ra, tỉnh Trà Vinh có diện tích 2363,03 km², dân số 961.638 người, gồm thị xã Trà Vinh và 7 huyện như hiện nay