鐵西區位于沈陽市境西部。全區原轄14個街道：昆明湖街道、工人村街道、七路街道、啟工街道、篤工街道、興華街道、興工街道、霽虹街道、凌空街道、重工街道、艷粉街道、保工街道、興順街道、貴和街道；總面積39.36平方千米，總人口81.3萬人（2006年末）。區政府駐興華北街34號甲。
2010年，將于洪區的大青中朝友誼街道（鐵西）、翟家街道（鐵西）、西三環街道（鐵西）、大潘街道（經濟技術開發區）、彰驛站鎮（經濟技術開發區）、高花鎮（經濟技術開發區）整建制劃歸鐵西區；將于洪區城東湖、南陽湖街道沈遼路以北區域，于洪街道沈新路以南、三環高速路以東區域以及京沈高速路以南、三環高速路以西區域劃歸鐵西區西三環街道；將于洪區沙嶺街道四臺子、后馬2村劃歸鐵西區大潘街道。
2002年，鐵西區和沈陽經濟技術開發區合署辦公，設立鐵西新區（不是正式行政區）；2007年，鐵西新區和沈陽細河經濟區合署辦公。鐵西新區面積484平方千米，人口114萬人。代管遼中縣新民屯鎮、長灘鎮、四方臺鎮、四方臺農場，以及劉二堡鎮、楊士崗鎮和新民市胡臺鎮部分行政區域。