Xã Bảo Toàn là vùng đất đã có từ lâu đời. Trong lịch sử, Bảo Toàn đã có nhiều sự thay đổi và trực thuộc những đơn vị hành chính khác nhau:

Thời các vua Hùng dựng nước, Bảo Toàn là vùng đất thuộc bộ Vũ Định (Nhà nước Văn Lang). Dưới ách đô hộ của phong kiến phương Bắc (179 TCN - 938), Bảo Toàn vào thời nhà Hán thuộc quận Giao Chỉ. Vào thời nhà Lý - Trần, vùng đất Bảo Toàn ngày nay thuộc Châu Quảng Nguyên. Thời nhà Lê (1428 - 1527), về mặt tổ chức đơn vị hành chính trong cả nước được chia thành đạo, dưới đạo là trấn, lộ, huyện, châu và đơn vị hành chính cơ sở là xã. Theo đó, vùng đất Bảo Toàn ngày nay thuộc châu Bảo Lạc (châu Bảo Lạc thuộc Tây Đạo). Đến đời vua Lê Thánh Tông, năm 1466 chia cả nước thành 12 đạo thừa tuyên. Khu vực Bảo Toàn vào thời gian đó thuộc châu Bảo Lạc, Tuyên Quang thừa tuyên. Qua các triều đại sau, tên gọi châu Bảo Lạc không có sự thay đổi. 

Dưới thời nhà Nguyễn với cuộc cải cách của Minh Mạng, xóa bỏ cấp tổng, trấn đổi các dinh thành tỉnh, dưới tỉnh là phủ, huyện, châu và tổng, xã. Vùng đất Bảo Toàn lúc bấy giờ thuộc châu Bảo Lạc, tỉnh Tuyên Quang. Năm 1835, vua Minh Mệnh lại bỏ cấp châu, chia châu Bảo Lạc thành huyện Vĩnh Điện và huyện Để Định. 

Năm 1891, dưới thời thuộc Pháp, châu Bảo Lạc được lập lại thuộc tỉnh Hà Giang, theo đó xã Bảo Toàn ngày nay là một phần đất thuộc châu Bảo Lạc, tỉnh Hà Giang. Cũng trong năm 1891, theo Nghị định của toàn quyền Đông Dương ngày 20/8/1891 về việc thành lập ở Bắc Kì 4 đạo quan binh. Theo đó, Cao Bằng là một Tiểu quân khu thuộc Đạo quan binh 2 Lạng Sơn. Về sau Tiểu quân khu Cao Bằng chuyển thành Đạo quan binh 2 Cao Bằng, gồm 3 tiểu quân khu: Cao Bằng, Bảo Lạc, Bắc Kạn. Theo đó, Bảo Toàn lúc bấy giờ thuộc tiểu quân khu Bảo Lạc, Đạo quan binh 2 Cao Bằng. Đến năm 1928, châu Bảo Lạc thuộc tỉnh Cao Bằng, gồm có 2 tổng và 10 xã. Theo sách Danh mục các làng xã Bắc Kì của Ngô Vi Liễn: xã Ân Quang thuộc tổng Nam Quang. 

Sau Cách mạng Tháng Tám năm 1945, châu Bảo Lạc có 2 tổng: Mông Ân và Nam Quang, trong đó tổng Nam Quang gồm 5 xã: Yên Lạc, Yên Đức, Yên Lãng và Ân Quang, Gia Lạc. Vào thời kì đó, vùng đất Bảo Toàn ngày nay có tên gọi là xã Yên Lạc, tổng Nam Quang. Xã Yên Lạc gồm có ba thôn là Thượng Hà (gồm các xóm Cốc Mặn, Bóc Ỏ, Nà Pằn, PhiêngSlịnh, Pác Riệu, Bản Rùng, Khuổi Chủ, Khuổi A), thôn Trung Tâm (gồm các xóm Nà Đứa, Nà Tồng, Nà Tền, Khuổi Sa, Nà Xiêm, Bản Rùng, Nà Khản, Khuổi Bốc, Cốc Khương, Nà Hậu), thôn Miền Ngược (gồm có các xóm Cốc Lùng, Po Pán, Bản Lũng, Nà Ngàm, Nà Dường, Cốc Cai, Khuổi Pết).

Sau khi Cách mạng tháng Tám thành công đến năm 1947, xã Yên Lạc được đổi tên thành xã Lạc Long. Đến năm 1948, xã Lạc Long được đổi thành Bảo Toàn. Từ đó đến nay, tên gọi của xã không có sự thay đổi. Tháng 01/1959, thôn Thượng Hà của xã Bảo Toàn được tách ra để thành lập xã Thượng Hà.

Năm 1970, toàn xã có 13 đơn vị xóm, đây cũng là thời điểm đồng bào người Mông, Dao đến cư trú tại địa bàn xã.

Năm 1996, xã tiến hành sáp nhập các xóm lẻ thành thôn, do đó toàn xã còn 10 thôn: Nà Xiêm, Bản Rùng, Cốc Lùng, Po Pán, Khuổi Pết, Bản Lũng, Cốc Chom, Nà Ròa, Khuổi Rặp, Khuổi Bốc. Năm 2013, tách thôn Bản Lũng thành 02 thôn Bản Lũng và Nà Ngàm.

Năm 2019, thực hiện chủ trương của Tỉnh ủy Cao Bằng về sáp nhập, đổi tên xóm, tổ dân phố trên địa bàn tỉnh Cao Bằng. Xã Bảo Toàn tiến hành sáp nhập một số xóm trên địa bàn xã, cụ thể như sau: xóm Bản Rùng sáp nhập với xóm Nà Xiêm với tên gọi là xóm Nà Xiêm; xóm Khuổi Bốc sáp nhập với xóm Nà Ròa (gồm 18 hộ xóm Khuổi Duồng) với tên gọi là xóm Khuổi Bốc; xóm Nà Ròa (53 hộ) sáp nhập với xóm Khuổi Rặp với tên gọi là xóm Nà Ròa; xóm Cốc Lùng sáp nhập với xóm Khuổi Pết (31 hộ) với tên gọi là xóm Cốc Lùng; xóm Cốc Chom sáp nhập với Khuổi Pết (18 hộ) với tên gọi là xóm Cốc Chom; xóm Bản Lũng sáp nhập với xóm Nà Ngàm và xóm Khuổi Pết (01 hộ) với tên gọi là xóm Bản Lũng.

Như vậy, gắn liền với sự biến đổi của châu, huyện Bảo Lạc qua các thời kỳ lịch sử với nhiều lần sáp nhập và chia cắt, từ đây Bảo Toàn là một trong 17 xã, thị trấn của huyện Bảo Lạc, tỉnh Cao Bằng. Xã gồm có 07 xóm: Nà Xiêm, Khuổi Bốc, Nà Ròa, Cốc Lùng, Cốc Chom, Bản Lũng, Po Pán.