Socknen har medeltida ursprung under namnet Tälbo/Tälebo/Täliebo socken i Svartlösa härad. 1636 överfördes socknen till Öknebo härad och från denna tid används Öster-Tälje som sockennamn. Församlingen var gemensam med Västertälje socken och benämndes från början av 1600-talet Södertälje landsförsamling.
Vid kommunreformen 1862 bildades i socknen för området som utgjorde östra delen av församlingen Östertälje landskommun medan de i kyrkligt avseende fortfarande tillhörde Södertälje landsförsamling.

Södertälje landsförsamling delades 1946 då området motsvarande Östertälje landskommun fick namnet Östertälje församling.
Dagens Östertälje distrikt motsvarar det område församlingen hade vid årsskiftet 1999/2000.