ตำบลหัวรอปรากฏในแผนที่พิชัยสงครามสมัยสมเด็จพระรามาธิบดีที่ 2 ว่า “เตาไห”

เป็นหนึ่งใน 26 ชุมชนโบราณทางทิศเหนือของเมืองพิษณุโลก และปรากฏในพระราชพงศาวดารกรุงศรีอยุธยาในสมัยสมเด็จพระมหินทราธิราชว่า “ตำบลเตาไห” ตำบลหัวรอแยกมาจากตำบลพลายชุมพลโดยอาศัยแม่น้ำน่านเป็นเส้นแบ่งเขตตำบลพลายชุมพลกับตำบลหัวรอ โดยที่ตำบลหัวรออยู่ฝั่งตะวันออก ตำบลพลายชุมพลอยู่ฝั่งตะวันตก ตั้งชื่อว่า “หัวรอ” เนื่องจากหมู่ที่ 4 (บ้านตาปะขาวหาย) ซึ่งมีแม่น้ำน่านไหลผ่าน มีสถานที่อยู่แห่งหนึ่งแม่น้ำน่านไหลโค้งกัดเซาะตลิ่งพัง จึงนำเสามาปักกันดินริมตลิ่ง ซึ่งเสาไม้นี้เรียกตามภาษาพื้นบ้านว่า “หลักรอ” หรือ “เสารอ” และในสมัยรัชกาลที่ 5 เรียกชื่อหมู่บ้าน “บ้านศีรษะรอ” ซึ่งยังคงมีหลักฐานปรากฏอยู่ในโฉนดที่ดินฉบับเก่า ๆ ต่อมาเรียกสั้น ๆ ว่า “หัวรอ” เมื่อแยกเขตตำบลใหม่เลยใช้ชื่อว่า “ตำบลหัวรอ” และประชากรส่วนใหญ่เป็นคนท้องถิ่น

• ทิศเหนือ ติดต่อกับตำบลปากโทก  ตำบลมะขามสูง  และตำบลบ้านป่า
  
  
• ทิศใต้ ติดต่อกับตำบลอรัญญิก  และเขตเทศบาลนครพิษณุโลก
  
  
• ทิศตะวันออก ติดต่อกับตำบลดอนทอง  และตำบลสมอแข
  
  
• ทิศตะวันตก ติดต่อกับตำบลพลายชุมพล โดยมีแม่น้ำน่านกั้นกลาง

• ลักษณะภูมิประเทศ

สำหรับพื้นที่ตำบลหัวรอ  มีลักษณะเป็นที่ราบลุ่มริมฝั่งแม่น้ำน่าน ซึ่งไหลผ่านทางทิศตะวันตก ทำให้มีพื้นที่เหมาะสมแก่การเกษตรกรรม  โดยเฉพาะอย่างยิ่งการทำนา  และการประมง  แต่ก็มักจะประสบปัญหาเรื่อง

ภัยแล้งในฤดูแล้ง  น้ำท่วมอยู่เป็นประจำในฤดูฝน  ลักษณะพื้นที่แบ่งเป็น  2  ลักษณะ  คือ  ทางด้านทิศเหนือเป็นพื้นที่ทำการเกษตรกรรม  ที่อยู่อาศัยและที่ตั้งของบริษัทไทยแอโรว์  ทางด้านทิศใต้  เป็นพื้นที่อยู่อาศัยของประชาชน  สถานที่ราชการ  สถานศึกษา  จึงเป็นลักษณะกึ่งเมืองกึ่งชนบท