1980年4月設區。
　　1996年，烈山區面積58.3平方千米，人口4.6萬，轄3街2鎮：百善街道、前嶺街道、楊莊街道、烈山鎮、宋疃鎮。區政府駐烈山鎮。
　　2000年第五次人口普查，全區總人口147622人，其中（5個街道、2個鎮）：工人村街道36129人，任樓街道6128人，臨海童街道37753人，前嶺街道2611人，百善街道10563人，烈山鎮31610人，宋疃鎮22828人。
　　2004年，濉溪縣撤銷馬橋鄉，并入新蔡鎮，同時將新蔡鎮劃入淮北市烈山區。同年8月烈山區正式接管原濉溪縣新蔡鎮、馬橋鄉（并入宋疃鎮）。區劃調整后，下轄3鎮，5個街道辦事處，總面積由原來的58.3平方千米增加到233.336平方千米，人口由原來的14.9萬人增加到24.8301萬，其中鄉村人口由原來的4.3萬人增加到11.72萬人；行政村由原來的15個增加到45個。2004年底，烈山區轄4個街道（臨海童、百善、任樓、前嶺）、3個鎮（烈山、宋疃、新蔡）。
　　2006年3月，烈山區將原有的3個鎮4個街道辦事處調整為2個鄉鎮，5個街道辦事處。撤銷烈山鎮、新蔡鎮。以原新蔡鎮和原烈山鎮的吳山口村、烈山村、宋莊村、土樓村的行政區域設立新的烈山鎮。以原烈山鎮的洪莊、楊莊、二郎廟、黃橋4個村和楊莊礦等17個居委會新設楊莊街道辦事處。濉溪縣原趙集鄉與原古饒鎮合并，成立新的古饒鎮，同時劃入烈山區。區劃調整后，轄區面積388平方千米，人口37萬人，共有43個居委會、84個行政村。
　　2007年，進行村級區劃調整，由84個改為50個。2008年進行社區區劃調整，將原社區調整為32個，村委會改居委會2個；調整后全區共有社區34個（其中，區直屬居委會3個，涉農居委會4個，廠礦企業社區居委會27個）。