1960年建新城子區。2006年更名為沈北新區。
1996年，新城子區面積849平方千米，人口29.9萬人。轄2個街道、5個鎮、7個鄉：新城子街道、清水臺街道、道義鎮、虎石臺鎮、蒲河鎮、清水臺鎮、興隆臺錫伯族鎮、新城子鄉、黃家錫伯族鄉、石佛寺朝鮮族錫伯族鄉、尹家鄉、財落堡鄉、望賓鄉、馬剛鄉。區政府駐新城子街道。
1998年，省政府（遼政[1998]61號）批準：撤銷財落堡鄉，設立財落鎮。
2000年第五次全國人口普查，新城子區總人口304230人，其中：新城子街道41335人、清水臺街道17195人、財落鎮19730人、道義鎮23950人、虎石臺鎮65630人、蒲河鎮14928人、清水臺鎮18817人、興隆臺錫泊族鎮12513人、新城子鄉31173人、黃家錫伯族鄉18080人、石佛寺朝鮮族錫伯族鄉11015人、尹家鄉13760人、馬剛鄉10530人、望濱鄉5574人。
2002年前后，新城子區轄2個街道、6個鎮、4個鄉、2個民族鄉，26個社區、211個行政村。
2002年12月13日，遼政[2002]323號批復：1.撤銷望濱鄉，調整馬剛鄉行政區域。將原望濱鄉所轄的曾子溝、章子溝、黑林子、合心、房身溝、山城子6個村（區域面積25.85平方千米）劃入馬剛鄉。區劃調整后，馬剛鄉政府駐地（柳條河村）不變，區域面積103.5平方千米，轄19個村委會。2.調整蒲河鎮行政區域。將原望濱鄉所轄的望濱、南三家子、東四家子、閆家、古砬子、灣溝6個村（區域面積25.12平方千米）劃入蒲河鎮。區域調整后，蒲河鎮政府駐地（蒲河村）不變，區域面積81.09平方千米，轄26個村委會。至此，新城子區轄2個街道、6個鎮、3個鄉、2個民族鄉：新城子街道、清水臺街道、道義鎮、虎石臺鎮、清水臺鎮、蒲河鎮、興隆臺錫伯族鎮、財落鎮、尹家鄉、新城子鄉、馬剛鄉、黃家錫伯族鄉、石佛寺朝鮮族錫伯族鄉，以及青年農場、前進農場、育新農場。
2006年3月，沈陽市政府批準：新城子區和沈陽輝山農業高新技術開發區合署辦公，設立沈北新區。東陵區輝山街道（即沈陽輝山農業高新技術開發區）在建制上劃歸沈北新區管轄；蒲河鎮和馬剛鄉部分行政區域（即原新城子區望濱鄉和蒲河鎮的蓮花、新屯、馬莊子3個村），東陵區高坎鎮、滿堂滿族鄉和英達街道部分區域為沈陽棋盤山國際風景旅游開發區（不是正式行政區）管理區域，其中東陵區高坎鎮和滿堂滿族鄉在建制上由沈陽棋盤山國際風景旅游開發區代管。2006年10月8日，民政部《關于遼寧省沈陽市新城子區更名為沈北新區的批復》（民函[2006]300號）批準：同意將沈陽市新城子區更名為沈北新區。
2007年1月19日，遼寧省政府（遼政[2007]18號）批準：同意撤銷財落鎮、道義鎮建制，保留財落、道義街道辦事處；撤銷虎石臺鎮、蒲河鎮，設立虎石臺、蒲河街道辦事處。
2007年12月24日，沈陽市政府批準（沈政[2007]261號）同意撤銷輝山街道辦事處和蒲河街道辦事處，合并設立輝山街道辦事處。合并后的輝山街道辦事處區域面積88.28平方千米，轄20個社區，人口9.3萬人，辦公地址：輝山大街123號。四至為：南起東陵區與沈北新區兩區在東陵區滿堂街道上水村西交會點，向東再向北經滿堂村、小李溝村、輝山村、蒲河街道蓮花村、新屯村、望濱村、馬剛鄉洋什村、松樹村、石山子村至馬剛鄉、清水臺鎮南交界點；再向西經清水臺鎮泥溝堡、東五旗、中五旗、崔公堡至崔公堡與虎石臺鎮小望村交會點；然后向南經虎石臺鎮小望村、中古城子、柳崗、東陵區前進街道大志村、皮臺村、小東溝村至小東溝村東公路涵洞；再向東經東陵區英達街道長嶺子村、東溝村、北溝村至起點。
2007年12月26日，省政府批準（遼政[2007]236號）同意設立望濱街道辦事處，轄原蒲河街道辦事處望濱村、南三家子村、閆家村、東四家子村、古砬子村、灣溝村，原馬剛鄉章子溝村、曾子溝村、黑林子村、合心村、山城子村、房身溝村、邱家溝村。區劃調整后，望濱街道辦事處轄13個村，區域面積50.6平方千米，實行街道管村體制；蒲河街道辦事處轄12個村，區域面積63.59平方千米，實行街道管村體制；馬剛鄉轄12個村，區域面積34平方千米。（注：望濱街道辦事處由沈陽棋盤山國際風景旅游開發區代管）
2010年12月29日，沈陽市民政局《關于沈北新區撤鄉鎮設街道辦事處公告》：根據《國務院關于行政區劃管理的規定》，經省政府批準，撤銷沈北新區新城子鄉、馬剛鄉、石佛寺朝鮮族錫伯族鄉、黃家錫伯族鄉、尹家鄉、興隆臺錫伯族鎮和清水臺鎮，分別設立沈北街道辦事處、馬剛街道辦事處、石佛寺街道辦事處、黃家街道辦事處、尹家街道辦事處、興隆臺街道辦事處和清泉街道辦事處，所轄區域面積和辦公駐地不變，實行街道管村體制。
至此，全區轄14個街道：新城子街道、清水臺街道、輝山街道、道義街道、虎石臺街道、財落街道、望濱街道、興隆臺街道、清水臺街道、沈北街道、黃家街道、石佛寺街道、尹家街道、馬剛街道。其中，輝山街道、道義街道、虎石臺街道由蒲河新城代管，望濱街道由沈陽棋盤山國際風景旅游開發區代管。區政府駐新城子街道中央路64號。