1954年設立灞橋區，以長安縣灞橋區及狄寨區的東高橋、鄂公殿、水溝、永豐、杏林5鄉為其行政區域。以境內古灞橋得名。1957年長樂區撤銷并入，1958年又劃入長安縣四鄉。1965年撤銷并入郊區，1980年撤銷郊區復置灞橋區。

1990年末，轄境東至驪山主峰西側和銅人原一線，西過浐河至塬邊，南至荊峪溝，北至渭河中心線，面積322平方千米，人口402163人，區政府駐紡織城紡一路，轄1個街道、2個鎮、8個鄉，68個居委會（含家委會）、229個行政村。

1996年，灞橋區面積322平方千米，人口41.1萬人。轄5個街道、3個鎮、3個鄉：紡織城街道、洪慶街道、紅旗街道、席王街道、十里鋪街道、新筑鎮、灞橋鎮、狄寨鎮、新合鄉、水流鄉、灞陵鄉。

2000年第五次人口普查，灞橋區常住總人口494084人，其中：紡織城街道95596人、十里鋪街道45830人、紅旗街道55513人、席王街道42585人、洪慶街道67649人、狄寨鎮35016人、灞橋鎮50018人、新筑鎮39154人、灞陵鄉20717人、新合鄉21227人、水流鄉20779人。

2001年末，撤銷灞陵鄉，并入席王街道；新合鄉、水流鄉合并為新合鎮。灞橋區轄5個街道、4個鎮：紅旗街道、席王街道、紡織城街道、洪慶街道、十里鋪街道、狄寨鎮、新筑鎮、灞橋鎮、新合鎮。

2004年，撤銷灞橋、新筑、新合、狄寨4個鎮，設立灞橋、新筑、新合、狄寨4個街道（市政發[2004]88號）；9月1日，4個街道辦事處正式掛牌成立。至此，灞橋區轄9個街道：紡織城街道、十里鋪街道、紅旗街道、席王街道、洪慶街道、狄寨街道、灞橋街道、新筑街道、新合街道。區政府駐紡織城街道。

2010年第六次人口普查，灞橋區常住總人口595124人，其中：紡織城街道92435人，十里鋪街道100867人，紅旗街道52139人，席王街道72599人，洪慶街道67703人，狄寨街道59737人，灞橋街道52557人，新筑街道54191人，新合街道42896人。

2012年末，灞橋區面積324.3平方千米，戶籍人口523957人，常住人口60.16萬人。2013年末，灞橋區轄9個街道，共有40個社區、223個行政村，區政府駐紡織城。