Xã Thiên Cầm thành lập trên quy mô nhập toàn bộ diện tích, dân số của thị trấn Thiên Cầm, xã Cẩm Nhượng và xã Nam Phúc Thăng. Sau khi thành lập, xã Thiên Cầm có diện tích tự nhiên là 40,66km2, dân số 7.947 hộ với 30.413 nhân khẩu
Chính thức vận hành kể từ ngày 1/7/2025