Desa Loa Duri Ulu berdiri sejak tahun 2002 sebagai hasil pemekaran dari Desa Loa Duri, yang kemudian terbagi menjadi dua wilayah administratif, yaitu Desa Loa Duri Ulu sebagai desa induk dan Desa Loa Duri Ilir sebagai desa pemekaran. Pada saat proses pemekaran berlangsung, Desa Loa Duri dipimpin oleh H. Yuslit, M. yang menjabat dari tahun 1994 hingga 2002. Sementara itu, Desa Loa Duri Ilir sebagai desa persiapan dipimpin oleh Hasnan, A.S.

Sebelum pemekaran, Desa Loa Duri mengalami perkembangan pesat, baik dari segi pembangunan maupun jumlah penduduk. Salah satu penyebab utama lonjakan penduduk adalah berdirinya perusahaan pengolahan kayu PT. Kayu Alam Perkasa Raya (KAPR), yang kemudian diikuti oleh hadirnya perusahaan-perusahaan kayu dan pertambangan lainnya. Kehadiran industri-industri ini menarik banyak pendatang untuk bekerja, sehingga mendorong peningkatan signifikan dalam jumlah penduduk. Karena kepadatan itulah, akhirnya Desa Loa Duri resmi dimekarkan menjadi dua wilayah desa.

Pada masa kepemimpinan H. Yuslit, M., Kantor Desa yang baru juga didirikan karena kantor lama sudah tidak lagi memadai. Pembangunan kantor tersebut dimulai pada tahun 1998–1999 melalui permohonan bantuan kepada Pemerintah Provinsi Kalimantan Timur dan Pemerintah Kabupaten Kutai Kartanegara. Pada tahun 1999, selain diresmikannya kantor desa baru, pemekaran Desa Loa Duri juga secara resmi diberlakukan.

Setelah pemekaran, H. Yuslit, M. menjabat sebagai Kepala Desa Loa Duri Ulu selama 1 tahun 4 bulan hingga masa jabatannya berakhir pada bulan April 2002. Di akhir masa jabatannya, untuk pertama kalinya dibentuk Badan Perwakilan Desa (BPD) berdasarkan peraturan Pemerintah Kabupaten Kutai Kartanegara, dengan anggota yang dipilih langsung oleh masyarakat.

Setelah menyelesaikan masa jabatannya, H. Yuslit, M. memutuskan untuk tidak mencalonkan diri kembali. Pada tahun 2002, dibentuklah panitia pemilihan Kepala Desa yang melaksanakan pemilihan langsung oleh masyarakat. Dari dua calon yang maju, Ambransyah, SE terpilih dan menjabat untuk periode 2002–2007, dan kembali terpilih untuk periode kedua 2007–2013.

Masa jabatan Ambransyah, SE berakhir pada 23 Mei 2013, dan BPD kembali membentuk panitia pemilihan Kepala Desa untuk periode 2013–2019. Pemilihan dilaksanakan pada 19 September 2013, diikuti oleh tiga calon, dan menghasilkan Gunardi, A.Md sebagai Kepala Desa terpilih. Beliau menjabat hingga 28 Oktober 2019.

Berdasarkan Peraturan Daerah Kabupaten Kutai Kartanegara Nomor 3 Tahun 2018 tentang Pemilihan dan Pemberhentian Kepala Desa, pemilihan kepala desa dilaksanakan secara serentak di Kabupaten Kutai Kartanegara pada 16 Oktober 2019. Dalam pemilihan tersebut, Muhammad Arsyad terpilih sebagai Kepala Desa Loa Duri Ulu untuk periode 2019–2025.

Selanjutnya, berdasarkan perubahan Undang-Undang Nomor 3 Tahun 2024 tentang Desa, khususnya pada Pasal 39 ayat 1, masa jabatan kepala desa ditetapkan menjadi 8 (delapan) tahun.