1990年1月8日，克拉瑪依市由縣級市升為地州級市。1991年9月，克拉瑪依區人民政府成立。下設6個街道辦事處，49個居委會，1個鄉，1個國營牧場，新疆石油管理局和市人民政府及新疆石油管理局下屬近40個相當于縣級的廠處、公司、院校、所等單位設在管轄區內，境內還有新疆生產建設兵團農七師129團、130團、五五農機廠和農八師136團等4個農牧團場。全區人口17萬人（含兵團團場人口4萬人）。

2000年第五次人口普查，克拉瑪依區常住總人口145452人，其中：天山路街道35837人、勝利路街道42761人、昆侖路街道20733人、銀河路街道28394人、金龍鎮街道13995人、五五新鎮街道803人、小拐鄉1152人、克拉瑪依金礦1777人。

2003年，克拉瑪依區面積3832.97平方千米，總人口148992人。轄6個街道、1個鄉：天山路街道、勝利路街道、昆侖路街道、銀河路街道、金龍鎮街道、五五街道、小拐鄉。

2010年第六次人口普查，克拉瑪依區常住總人口261445人，其中：天山路街道41277人，勝利路街道52363人，昆侖路街道77979人，銀河路街道34505人，金龍鎮街道15322人，五五新鎮街道2067人，小拐鄉1496人，農業開發區1628人，兵團一二九團26420人，兵團一三六團8388人。