วันที่ 1 กรกฎาคม 2540 ทางราชการ ได้ตั้งกิ่งอำเภอโนนนารายณ์ โดยแยกเขตการปกครองจากอำเภอรัตนบุรี 5 ตำบล คือ ตำบลคำผง จำนวน 12 หมู่บ้าน, ตำบลหนองหลวง จำนวน 8 หมู่บ้าน, ตำบลโนนจำนวน 15 หมู่บ้าน, ตำบลหนองเทพ จำนวน 20 หมู่บ้านและตำบลระเวียง จำนวน 13 หมู่บ้าน รวมทั้งสิ้น มีจำนวน 68 หมู่บ้าน และได้รับการยกฐานะเป็นอำเภอโนนนารายณ์ เมื่อวันที่ 8 ธันวาคม 2550
ทั้งนี้ บริเวณที่ว่าการอำเภอโนนนารายณ์ในปัจจุบันนี้ ได้รับการเล่าขานมาว่า ราวปี พ.ศ. 2310 ย่าสอน น้องสาวพระศรีนครเตาท้าวเธอ เจ้าเมืองรัตนบุรี ได้ตั้งชุมชนหมู่บ้านหนึ่งขึ้นในสถานที่ดังกล่าว ดังที่ปรากฏหลักฐานของความเชื่อเป็น “ศาลเจ้าแม่โนนนารายณ์” (ซึ่งตั้งอยู่บริเวณเยื้องที่ว่าการอำเภอโนนนารายณ์
จนเวลาผ่านมาถึงราวปี พ.ศ. 2420-2430 เกิดโรคห่าหรือโรคหน้าลาย ซึ่งเรียกตามชื่อในสมัยก่อน ทำให้คนเสียชีวิตจำนวนมาก (บ้างก็ว่า มีกลุ่มอันธพาลที่เรียกกันว่า “ไทยบี” สร้างความเดือดร้อนในหมู่บ้าน) จึงมีการอพยพผู้คนออกจากบริเวณดังกล่าว ไปตั้งชุมชนหมู่บ้านอยู่ในที่ต่างๆ โดยรอบหลายแห่ง ทั้งนี้ ภูมิประเทศบริเวณนั้นมีลักษณะเป็นโนน จึงเรียกบริเวณดังกล่าวว่า โนนหน้าลาย บางส่วนเรียกออกเสียงว่า บ้านเก่านาลาย จึงอาจเป็นสาเหตุหนึ่งของการตั้งชื่ออำเภอเลียนเสียงดังกล่าว และปรับใหม่จาก “หน้าลาย” หรือ “นาลาย” เป็น “นารายณ์” ซึ่งเป็นนามที่เรียก “พระนารายณ์” เพื่อความเป็นสิริมงคล จึงได้ชื่อ “โนนนารายณ์” เป็นนามของอำเภอจนถึงทุกวันนี้