中华人民共和国成立前，北碚区划调整较小。1940年，从黄桷镇、文星乡各划出部分地区建白庙乡。1942年3月，改北碚乡为朝阳镇。7月，从朝阳镇划出部分地区分设金刚乡、龙凤乡。中华人民共和国成立后，北碚区划变化频繁。1951年2月，划巴县第四区（青木、凤凰、兴隆、歇马、蔡家、同兴、井口7个乡）归北碚行政管理处管辖。6月，璧山县转龙乡划归北碚管辖。1952年4月，璧山县青木乡划入北碚市第五区，由1950年3月的1镇4乡3个街道调整为1962年2月的13个乡，即文星、戴家沟、东阳、转龙、澄江、西山坪、金刚、龙凤、歇马、磨滩、三胜、蔡家、灯塔乡。是年10月，恢复朝阳、黄桷、北泉、澄江、天府、白庙6个街道办事处建制（歇马设街道工作组）。1953年4月，划出青木、关口（原璧山青木乡）、凤凰、兴隆4乡归巴县管辖。6月，井口乡划归重庆市第三区（沙坪坝区）管辖。1954年9月，璧山县临江乡插入北碚缙云山的5块飞地划入澄江镇。1955年6月，江北县石家乡的照湾、沙湾、上埝、西阳、清滩、铜钱、桂花、新湾8个村，大田乡的黄桷、大田、龙塘、柿坪4个村，土主乡的石佛、新农2个村，桥亭乡的青峰村划归北碚管辖。1956年10月，合川县坝子乡长沟村插入北碚西山村的飞地划入西山坪乡。1958年8月，北碚同兴乡划归重庆市沙坪坝区。1963年5月，同兴乡划回北碚区。1978年3月，江北县九龙乡屋基大队第一生产队划入北碚文星乡。1980年12月成立北碚区人民政府时，下辖朝阳、天生、黄桷、文星、燎原、澄江、北泉、歇马、蔡家9个街道，文星、代家沟、东阳、西山坪、转龙、澄江、金刚碑、龙凤桥、歇马、磨滩、槽上、施家梁、蔡家岗、灯塔岩、童家溪15个乡，面积374平方千米。

1985年12月，经四川省人民政府批准，撤销黄桷、澄江、歇马3个街道办事处和东阳、澄江、歇马3个乡，设立东阳、澄江、歇马3个建制镇。是时，总人口36.58万人。1986年8月，撤销童家溪、蔡家岗、灯塔岩3个乡和蔡家街道办事处，设立童家溪、蔡家岗2个镇。1988年3月，撤销文星、燎原2个街道办事处和文星、代家沟、龙凤桥、槽上4个乡，设立天府、龙凤桥2个建制镇。1992年11月，撤销施家梁乡、金刚碑乡和北泉街道办事处，设施家梁、北温泉2个建制镇。1994年12月，原江北县6个镇和2个乡划归北碚区管辖。1996年，北碚区下辖天生、朝阳2个街道办事处；皮家山、石坝2个乡；龙凤桥、东阳、歇马、澄江、北温泉、施家梁、蔡家岗、童家溪、天府、三圣、水土、柳荫、静观、复兴、偏岩等15个镇。2000年5月，经重庆市人民政府批准，撤销石坝乡、皮家山乡建制，建立石坝镇、金刀峡镇。2004年7月，撤销北温泉镇、龙凤桥镇、东阳镇，建立北温泉街道、龙凤桥街道、东阳街道。2005年8月，经重庆市人民政府批准，撤销石坝镇并入三圣镇，撤销偏岩镇并入金刀峡镇。2017年5月，经重庆市人民政府批准，撤销蔡家岗镇，建立蔡家岗街道。2018年1月，经重庆市人民政府批准，撤销歇马镇、水土镇、复兴镇，建立歇马街道、水土街道、复兴街道。调整后，北碚区下辖天生街道、朝阳街道、北温泉街道、龙凤桥街道、东阳街道、蔡家岗街道、歇马街道、水土街道、复兴街道9个街道和童家溪镇、静观镇、天府镇、施家梁镇、澄江镇、三圣镇、金刀峡镇、柳荫镇8个镇。