Desa Loa Duri Ulu berdiri sejak tahun 2002 sebagai desa induk hasil pemekaran dari Desa Loa Duri menjadi dua wilayah, yaitu Desa Loa Duri Ulu dan Desa Loa Duri Ilir; pada masa sebelum pemekaran, Desa Loa Duri dipimpin oleh H. Yuslit, M. dengan masa jabatan 1994–2002, sementara Desa Loa Duri Ilir masih berstatus desa persiapan yang dipimpin oleh Hasnan, AS; perkembangan pesat desa saat itu dipengaruhi oleh meningkatnya jumlah penduduk akibat berdirinya perusahaan kayu lapis PT. Kayu Alam Perkasa Raya (KAPR) yang diikuti perusahaan kayu dan tambang lainnya sehingga menarik banyak pendatang untuk bekerja; tingginya kepadatan penduduk menjadi alasan utama dilakukannya pemekaran desa.
Pada masa kepemimpinan H. Yuslit, M. juga dibangun kantor desa baru pada tahun 1998–1999 melalui bantuan Pemerintah Provinsi Kalimantan Timur dan Pemerintah Kabupaten Kutai Kartanegara, dan pada tahun 1999 secara resmi Desa Loa Duri dimekarkan menjadi Desa Loa Duri Ulu dan Loa Duri Ilir; H. Yuslit, M. kemudian memimpin Desa Loa Duri Ulu selama 1 tahun 4 bulan hingga April 2002, dan pada akhir masa jabatannya dibentuk Badan Perwakilan Desa (BPD) yang anggotanya dipilih langsung oleh masyarakat; setelah beliau mengundurkan diri dan tidak mencalonkan kembali, pada tahun 2002 dilaksanakan pemilihan kepala desa secara langsung dengan dua calon, dan terpilih Ambransyah, SE untuk periode 2002–2007 dan kembali terpilih untuk periode 2007–2013.
Setelah masa jabatan Ambransyah berakhir pada 23 Mei 2013, BPD membentuk panitia pemilihan kepala desa untuk periode 2013–2019, dan pemilihan dilaksanakan pada 19 September 2013 dengan tiga calon, menghasilkan Gunardi, A.Md sebagai kepala desa periode 2013–2019 yang masa jabatannya berakhir pada 28 Oktober 2019; selanjutnya berdasarkan Peraturan Daerah Kabupaten Kutai Kartanegara Nomor 3 Tahun 2018, pada 16 Oktober 2019 dilaksanakan pemilihan kepala desa serentak dan terpilih Muhammad Arsyad sebagai Kepala Desa Loa Duri Ulu periode 2019–2025; kemudian terjadi perubahan Undang-Undang Desa Nomor 3 Tahun 2024 Pasal 39 ayat 1 yang menetapkan masa jabatan kepala desa menjadi 8 tahun.
