1954年3月6日，西寧市人民政府決定將原第二區改為城西區。1957年12月，撤銷城西區，其所轄鄉歸西寧市直轄。1960年4月，撤銷城中區，在市區設立城西區和城東區，均為縣級，城西區駐小橋。1961年與城東區合并設立城區。1963年3月，恢復縣級城西區，駐五四大街。

城西區面積72.9平方千米，人口18萬人。轄6個街道、2個鄉：西關大街街道、勝利路街道、興海路街道、南川西路街道、古城臺街道、虎臺街道、沈家寨鄉、彭家寨鄉。區政府駐五四大街。（根據《政區大典》整理，1996年左右資料）

1999年末，城西區面積83平方千米，人口193337人（根據青海省志）。區政府駐五四東路。

？年，撤銷沈家寨鄉，并入南川西路街道、虎臺街道。調整后，城西區轄6個街道、1個鎮：西關大街街道、古城臺街道、虎臺街道、勝利路街道、興海路街道、南川西路街道、彭家寨鎮。

2000年第五次人口普查，城西區總人口225412人，其中：西關大街街道37844人、古城臺街道33245人、虎臺街道52036人、勝利路街道20196人、興海路街道29210人、南川西路街道37406人、彭家寨鎮15475人。

2001年末，城西區轄6個街道、1個鎮，30個社區、18個行政村。2003年末，城西區總人口212152人，轄6個街道、1個鎮，共有30個社區、18個行政村。

2008年，將城南新區的南川西路街道行政區域（26平方千米）劃歸城中區管轄。