อำเภอคลองเขื่อน เดิมเป็นพื้นที่การปกครองส่วนหนึ่งของอำเภอบางคล้า ต่อมาทางราชการมีความเห็นว่าอำเภอบางคล้า มีอาณาเขตกว้างขวาง และมีพลเมืองจำนวนมาก มีท้องที่หลายตำบล ซึ่งอยู่ทางฝั่งซ้ายของแม่น้ำ บางปะกงและอยู่ห่างไกลจากที่ว่าการอำเภอบางคล้า ซึ่งตั้งอยู่ทางด้านฝั่งขวาของแม่น้ำบางปะกง ประกอบกับในขณะนั้นยังไม่มีสะพานข้ามแม่น้ำบางปะกง จึงทำให้ราษฎรได้รับความยากลำบากในการเดินทางไปติดต่อกับทางราชการ อีกทั้งเจ้าหน้าที่ออกตรวจดูแลทุกข์สุขของราษฎรได้ไม่ทั่วถึง นอกจากนี้ สภาพท้องที่โดยทั่วไปของตำบลต่างๆ ที่อยู่ทางฝั่งซ้ายของแม่น้ำบางปะกงมีแนวโน้มว่าต่อไปในภายภาคหน้าจะมีความ เจริญขึ้น
ต่อมาได้มีประกาศกระทรวงมหาดไทยลงวันที่ 18 พฤษภาคม พ.ศ. 2536 เรื่องแบ่งเขตพื้นที่อำเภอ บางคล้า โดยกำหนดให้พื้นที่ทางฝั่งซ้ายของแม่น้ำบางปะกง ตั้งเป็นกิ่งอำเภอคลองเขื่อน โดยมีผลบังคับตั้งแต่วันที่ 31 พฤษภาคม 2536 และต่อมาได้มีพระราชกฤษฎีกายกฐานะ “กิ่งอำเภอคลองเขื่อน” เป็น “อำเภอคลองเขื่อน” เมื่อวันที่ 24 สิงหาคม 2550 โดยมีผลบังคับใช้ตั้งแต่วันที่ 8 กันยายน 2550 ตามโครงการอำเภอเฉลิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว เนื่องในโอกาสมหามงคลเฉลิมพระชนมพรรษา 80 พรรษา 5 ธันวาคม 2550
