ด่านศุลกากรท่าลี่ จัดตั้งขึ้นตามกฎกระทรวงการคลังฉบับที่ 49 พ.ศ. 2508 ต่อมามีกฎกระทรวงฉบับที่ 130 (พ.ศ. 2543) กำหนดให้ด่านศุลกากรท่าลี่ เป็นที่สำหรับนำเข้าหรือส่งออกทุกประเภท ซึ่งต่อมามีกฎกระทรวงการคลังปี 2548 ได้กำหนดทางอนุมัติ ด่านพรมแดนและด่ารศุลกากรใหม่โดยเพิ่มทางถนนจากสะพานมิตรภาพแม่น้ำเหืองไทย-ลาว มายังด่านศุลกากรท่าลี่เป็นทางอนุมัติและตั้งด่านพรมแดนถาวรแห่งใหม่ คือ ด่านพรมแดนบ้านนากระเซ็ง กำหนดเวลาขนส่งของเข้าหรือออกในราชอาณาจักร ผ่านเขตทางบกทางอนุมัติ ตั้งแต่เวลา 08.00 ถึง 18.00 น.

เริ่มแรกเมื่อก่อตั้งด่านศุลกากรท่าลี่ รัฐมนตรีว่าการกระทรวงการคลัง ได้แต่ตั้งนายอำเภอท่าลี่ (นายทวี ทวีพูล) เป็นพนักงานศุลกากรทำการแทนกรมศุลกากร (นายด่านศุลกากร) และกรมศุลกากรได้ออกคำสั่ง แต่งตั้งข้าราชการไปประจำด่านศุลกากรท่าลี่เปิดด่านฯ ตั้งแต่วันที่ 1 ตุลาคม 2508 และต่อมาคณะรัฐมนตรีได้มีมติเมื่อวันที่ 18 พฤศจิกายน 2546 เห็นชอบให้ก่อสร้างสะพานมิตรภาพแม่น้ำเหืองไทย-ลาว และด่านพรมแดนบ้านนากระเซ็งด่านศุลกากรท่าลี่แห่งใหม่ ที่บริเวณสะพานมิตรภาพน้ำเหืองไทย-ลาว ซึ่งตั้งอยู่ที่บ้านนากระเซ็ง ตำบลอาฮี อำเภอท่าลี่ จังหวัดเลย โดยมีข้อตกลงร่วมระหว่างรัฐบาลทั้ง 2 ฝ่าย กำหนดให้เป็นด่านถาวรและด่านสากล เพื่อส่งเสริมและสนับสนุนด้านการค้าและการท่องเที่ยวแก่กัน เนื่องจากจังหวัดเลย และแขวงไซยะบุรี ต่างมีการค้าและท่องเที่ยวร่วมกันมานานนับ 10 ปี ปัจจุบัน สปป.ลาว มีโครงการพัฒนาขยายปรับปรุงถนนจากแขวงไซยะบุรี สู่เมืองหลวงพระบาง ซึ่งเป้นเมืองมรดกโลก ที่ระยะทางประมาณ 360 กิโลเมตร