南海于1950年3月1日成立縣人民政府。1992年9月，撤銷南海縣，設立縣級南海市。2002年12月8日，國務院批準（國函[2002]109號）調整佛山市行政區劃：撤銷縣級南海市，設立佛山市南海區。以原縣級南海市的行政區域（不含南莊鎮）為南海區的行政區域。區人民政府駐南海大道。2003年1月8日，南海區正式掛牌成立。原縣級南海市的南莊鎮劃歸佛山市禪城區管轄。

1950年5月陸續建立鄉級人民政府。以后建立公社，實行政社合一。撤銷公社后，設區、鄉。1989年南海縣進行撤區建鎮，鎮下設派出機構——管理區辦事處，全縣設17個鎮，轄242個管理區。

1992年6月，經省政府批準，撤銷平洲鎮、鳳鳴鎮建制，將其行政區域劃歸桂城鎮管轄，擴大桂城鎮管轄范圍。1992年9月，經省政府批準，撤銷桂城鎮建制，設立桂城、平洲、鳳鳴3個街道辦事處，作為市政府的派出機關。同時還轄和順、官窯、里水、松崗、丹灶、小塘、羅村、大瀝、黃岐、鹽步、西樵、南莊、沙頭、金沙、九江15個鎮。各鎮（街道）原轄管理區不變。

1993年9月，經省政府批準，南海市撤銷大瀝、鹽步、黃岐3個鎮建制，設置大瀝、鹽步、黃岐3個街道辦事處，作為當時南海市政府的派出機關。1994年2月，經省政府批準，西樵山旅游度假區人民政府成立，管轄原西樵鎮、西樵林場、西樵中旅和九江鎮的朝山、七星、大同、顯崗、西岸等5個管理區及沙頭鎮的山根管理區。

1995年3月，獅山街道辦事處經省政府批準成立，管轄原小塘鎮的華涌、塱下、獅中、獅北、大渦塘、羅洞，羅村鎮的招大、穆院、白沙橋、塘頭和官窯鎮的唐邊、黃洞共12個管理區。1997年7月，經省政府批準，南海將西樵山旅游度假區的西岸劃出，設置西岸鎮，轄新圩、城東、城西、銀崗4個管理區，鎮政府駐新圩。1998年至1999年間南海按照省要求，全面開展管理區辦事處體制理順工作，撤銷管理區辦事處，設立村委會。

2000年第五次人口普查，南海市總人口2133741人，其中：桂城街道173066人，平洲街道189473人，三山港街道37775人，黃岐街道117417人，鹽步街道151337人，大瀝街道205528人，獅山街道46256人，里水鎮164189人，九江鎮106693人，沙頭鎮51630人，南莊鎮154783人，丹灶鎮66241人，羅村鎮123245人，小塘鎮60784人，松崗鎮76692人，官窯鎮81248人，和順鎮60040人，金沙鎮62155人，西樵山旅游度假區200585人，西岸鎮4604人。

2001年9月，佛山市政府批復同意撤銷三山港街道，并入平洲街道。2001年12月，省政府批復同意撤銷西岸鎮，并入西樵山旅游度假區。南海共轄西樵旅游度假區和桂城、平洲、鹽步、黃岐、大瀝、獅山6個街道，官窯、松崗、小塘、金沙、九江、沙頭、里水、和順、羅村、南莊、丹灶11個鎮；242個行政村；76個居委會。

2002年底南海撤市設區，區政府駐桂城，轄里水、九江、沙頭、丹灶、羅村、小塘、松崗、官窯、和順、金沙、西樵11個鎮和桂城、平洲、黃岐、鹽步、大瀝、獅山6個街道，轄區面積1073.82平方千米。

2005年，南海區調整部分鎮（街）行政區劃（粵民區[2004]104號文）：撤銷和順鎮，將其行政區域并入里水鎮；撤銷金沙鎮，將其行政區域并入丹灶鎮；撤銷沙頭鎮，將其行政區域并入九江鎮；撤銷獅山街道辦事處、松崗鎮、官窯鎮、小塘鎮，合并設立獅山鎮，獅山鎮面積達258.9平方千米；撤銷羅村鎮，設立羅村街道辦事處；撤并桂城、平洲街道，組建新的桂城街道，辦事處設在原平洲；撤銷大瀝、鹽步、黃岐3個街道辦事處，合并設立大瀝鎮，新轄區戶籍人口將達24.4萬。保留西樵鎮現行政建制。為方便群眾辦事，利于管理，分別在桂城街道設置平洲管理處；在大瀝鎮設置大瀝、鹽步、黃岐辦事處；在里水鎮設置和順辦事處；在獅山鎮設置獅山、小塘、官窯、松崗辦事處；在丹灶鎮設置金沙辦事處；在九江鎮設置沙頭辦事處。調整后，南海區轄桂城、羅村2個街道和里水、九江、丹灶、大瀝、獅山、西樵6個鎮。

2009年末，南海區面積1076.62平方千米，轄2個街道、6個鎮，52個居委會、224個行政村。區政府駐桂城街道南海大道。

2013年3月19日，將大瀝鎮西部和羅村街道并入獅山鎮，全鎮面積330.6平方千米，轄27個社區和42個行政村；此次行政區劃調整是為了提升區域價值，最大限度地支持佛山高新區的建設。