1945年10月臺灣正式歸還。國民黨政府接管臺灣，考慮到地方自治的需要，乃將日本統治時期的五州三廳，改為八縣，并將日本統治時期的11市改為9省轄市、2縣轄市。其中：臺中縣管轄區域：東為能高區山地南胡大山東方，位于東經121°27′8″；西為北斗區大成鄉下海墘厝，位于東經120°15′6″；南為新高區山地尖山頂，位于北緯23°25′53″；北為能高區山地桃山北方，位于北緯24°26′41″。東以中央山脈的分水嶺與花蓮縣為界，西臨臺灣海峽，南以濁水溪（西螺溪）河谷及中央山脈玉山與臺南、高雄兩縣為界，北以大安溪河谷及南湖大山、大霸尖山、次高山、大雪山、小雪山的主峰與新竹及臺北縣為界。縣境內涵臺中及彰化二省轄市。面積滿潮時為7287.3824平方千米，人口1343336人。管轄大屯、豐原、東勢、大甲、彰化、員林、北斗、南投、新高、能高、竹山等11區，共轄60鄉鎮（18鎮、42鄉）。縣政府初設于臺中市，后遷于員林鎮。
　　1946年2月，北斗區的沙山鄉更名為芳苑鄉。1946年2月，北斗區芳苑鄉更名為沙山鄉。1946年5月，彰化區駐地由彰化市南郭遷往鹿港。1947年1月，員林區的坡心鄉更名為埔心鄉。1947年2月1日，大屯區的西屯、北屯、南屯3鄉劃歸臺中市管轄，改為西屯區、北屯區、南屯區。1950年1月1日，新高區集集鎮劃分為集集鎮、水里鄉。1950年7月1日，彰化區的線西鄉劃分為線西、新港二鄉。

　　1950年臺灣省調整各縣市行政區域，其中臺中縣合彰化市，分為彰化、臺中、南投三縣：臺中縣轄豐原、大甲、東勢、大屯4區，計21鄉鎮，664887人，面積2051.6164平方千米。縣政府設于豐原。　　臺中縣：轄豐原、東勢、大甲、清水、沙鹿、梧樓等6鎮，及大里、霧峰、太平、烏日、內埔、神岡、大雅、潭子、石岡、新社、大安、龍井、大肚、和平等21鄉鎮，4354915人，面積2051.6164平方千米。疆界：東為和平鄉南湖大山東方，位于東經121°27′0″；西為龍井鄉涂葛掘西方，位于東經120°29′0″；南為霧峰鄉象鼻坑南方，位于北緯24°1′10″；北為大甲鎮船頭埔北方，位于北緯24°26′0″。中心位置為大雅鄉大田心，位于東經120°58′，北緯24°17′15″。本縣東接花蓮縣，南與南投縣、彰化縣毗連，西瀕臺灣海峽，北界與宜蘭、新竹、苗栗三縣，內涵臺中市。
　　1955年10月10日，內埔鄉更名為后里鄉。1976年3月1日，豐原鎮改制為縣轄市豐原市。1993年11月1日，大里鄉改制為縣轄市大里市。1996年8月1日，太平鄉改制為縣轄市太平市。