南海于1950年3月1日成立县人民政府。1992年9月，撤销南海县，设立县级南海市。2002年12月8日，国务院批准（国函[2002]109号）调整佛山市行政区划：撤销县级南海市，设立佛山市南海区。以原县级南海市的行政区域（不含南庄镇）为南海区的行政区域。区人民政府驻南海大道。2003年1月8日，南海区正式挂牌成立。原县级南海市的南庄镇划归佛山市禅城区管辖。
1950年5月陆续建立乡级人民政府。以后建立公社，实行政社合一。撤销公社后，设区、乡。1989年南海县进行撤区建镇，镇下设派出机构——管理区办事处，全县设17个镇，辖242个管理区。
1992年6月，经省政府批准，撤销平洲镇、凤鸣镇建制，将其行政区域划归桂城镇管辖，扩大桂城镇管辖范围。1992年9月，经省政府批准，撤销桂城镇建制，设立桂城、平洲、凤鸣3个街道办事处，作为市政府的派出机关。同时还辖和顺、官窑、里水、松岗、丹灶、小塘、罗村、大沥、黄岐、盐步、西樵、南庄、沙头、金沙、九江15个镇。各镇（街道）原辖管理区不变。
1993年9月，经省政府批准，南海市撤销大沥、盐步、黄岐3个镇建制，设置大沥、盐步、黄岐3个街道办事处，作为当时南海市政府的派出机关。1994年2月，经省政府批准，西樵山旅游度假区人民政府成立，管辖原西樵镇、西樵林场、西樵中旅和九江镇的朝山、七星、大同、显岗、西岸等5个管理区及沙头镇的山根管理区。
1995年3月，狮山街道办事处经省政府批准成立，管辖原小塘镇的华涌、塱下、狮中、狮北、大涡塘、罗洞，罗村镇的招大、穆院、白沙桥、塘头和官窑镇的唐边、黄洞共12个管理区。1997年7月，经省政府批准，南海将西樵山旅游度假区的西岸划出，设置西岸镇，辖新圩、城东、城西、银岗4个管理区，镇政府驻新圩。1998年至1999年间南海按照省要求，全面开展管理区办事处体制理顺工作，撤销管理区办事处，设立村委会。
2000年第五次人口普查，南海市总人口2133741人，其中：桂城街道173066人，平洲街道189473人，三山港街道37775人，黄岐街道117417人，盐步街道151337人，大沥街道205528人，狮山街道46256人，里水镇164189人，九江镇106693人，沙头镇51630人，南庄镇154783人，丹灶镇66241人，罗村镇123245人，小塘镇60784人，松岗镇76692人，官窑镇81248人，和顺镇60040人，金沙镇62155人，西樵山旅游度假区200585人，西岸镇4604人。
2001年9月，佛山市政府批复同意撤销三山港街道，并入平洲街道。2001年12月，省政府批复同意撤销西岸镇，并入西樵山旅游度假区。南海共辖西樵旅游度假区和桂城、平洲、盐步、黄岐、大沥、狮山6个街道，官窑、松岗、小塘、金沙、九江、沙头、里水、和顺、罗村、南庄、丹灶11个镇；242个行政村；76个居委会。
2002年底南海撤市设区，区政府驻桂城，辖里水、九江、沙头、丹灶、罗村、小塘、松岗、官窑、和顺、金沙、西樵11个镇和桂城、平洲、黄岐、盐步、大沥、狮山6个街道，辖区面积1073.82平方千米。
2005年，南海区调整部分镇（街）行政区划（粤民区[2004]104号文）：撤销和顺镇，将其行政区域并入里水镇；撤销金沙镇，将其行政区域并入丹灶镇；撤销沙头镇，将其行政区域并入九江镇；撤销狮山街道办事处、松岗镇、官窑镇、小塘镇，合并设立狮山镇，狮山镇面积达258.9平方千米；撤销罗村镇，设立罗村街道办事处；撤并桂城、平洲街道，组建新的桂城街道，办事处设在原平洲；撤销大沥、盐步、黄岐3个街道办事处，合并设立大沥镇，新辖区户籍人口将达24.4万。保留西樵镇现行政建制。为方便群众办事，利于管理，分别在桂城街道设置平洲管理处；在大沥镇设置大沥、盐步、黄岐办事处；在里水镇设置和顺办事处；在狮山镇设置狮山、小塘、官窑、松岗办事处；在丹灶镇设置金沙办事处；在九江镇设置沙头办事处。调整后，南海区辖桂城、罗村2个街道和里水、九江、丹灶、大沥、狮山、西樵6个镇。
2009年末，南海区面积1076.62平方千米，辖2个街道、6个镇，52个居委会、224个行政村。区政府驻桂城街道南海大道。
2013年3月19日，将大沥镇西部和罗村街道并入狮山镇，全镇面积330.6平方千米，辖27个社区和42个行政村；此次行政区划调整是为了提升区域价值，最大限度地支持佛山高新区的建设。