中華人民共和國成立后，廣州市的行政隸屬關系和行政區劃設置，有過幾次較大的變動和調整。
1949年10月14日廣州解放，廣州市為中央直轄市。
1950年改為中南軍政委員會領導。
1954年劃歸廣東省領導，為省轄市。解放初期，廣州市劃分為28個區，其中城區20個（逢源、黃沙、西禪、長壽、沙面、陳塘、太平、惠福、靖海、小北、德宣、西山、東堤、漢民、前鑒、大東、東山、洪德、蒙圣、海幢）、水上區1個（珠江區）、郊區7個（南岸、沙河、芳村、石牌、新洲、瀝滘、三元里）。
1950年調整行政區劃設置，把28個區合并為16個區，其中城區8個（長壽、河南、惠福、永漢、太平、越秀、大東、荔灣）、水上區1個（珠江區）、郊區7個（南岸、沙河、芳村、石牌、新洲、瀝滘、三元里）。
1951年10月，把郊區7個調整為4個（白云、芳村、西村、新滘）。
1952年9月，把原來8個城區合并為5個（東區、中區、西區、北區、河南區），仍保留珠江區。1953年5月，西村區撤銷并入白云區。同年6月，黃埔區成立。
1956年6月，黃埔、白云、新滘3個區合并為廣州市郊區。1958年12月，撤銷珠江區，同年撤銷廣州市郊區；原屬郊區的人和、太和、竹料、鐘落潭等4個公社與花縣合并設立廣北縣，劃歸廣州市；原廣州市郊區的三元里、鶴洞、江村、石井、沙河、新滘、黃埔、蘿崗8個公社設立廣州市近郊區。
1959年3月，撤銷廣北縣，把花縣劃回佛山地區；恢復廣州市郊區，原從廣州市郊區劃出的4個公社劃回廣州市郊區；同時，撤銷廣州市近郊區。
1960年4月，從佛山地區劃出花縣、從化縣歸屬廣州市。同年8月，撤銷中區、郊區，設立越秀區、東山區、海珠區、荔灣區4個城區和黃埔區、芳村區、江村區3個郊區。
1961年，原屬韶關地區的佛岡縣劃歸廣州市（1963年又劃歸韶關地區管轄）。
1962年5月，將黃埔區、芳村區、江村區3個郊區合并為1個郊區。
1973年，重新從郊區劃出部分區域再設黃埔區。
1975年，把原屬佛山地區的番禺縣、惠陽地區的增城縣和龍門縣、韶關地區的新豐縣劃歸廣州市。
1983年，把韶關地區的清遠縣、佛岡縣劃歸廣州市。
1985年1月，從廣州市郊區劃出部分區域，設置天河區、芳村區。
1987年1月，把廣州市郊區改稱為白云區。1988年，廣州市行政區劃作出較大調整，1月7日，把龍門縣劃歸惠州市管轄，新豐縣劃歸韶關市管轄，清遠縣和佛岡縣劃歸清遠市管轄。
1992年5月，撤銷番禺縣，設立番禺市（縣級），隸屬廣東省人民政府，由廣州市代管。
1993年6月，撤銷花縣，設立花都市（縣級），隸屬廣東省人民政府，由廣州市代管。同年12月，撤銷增城縣，設立增城市（縣級），隸屬廣東省人民政府，由廣州市代管。
1994年3月，撤銷從化縣，設立從化市（縣級），隸屬廣東省人民政府，由廣州市代管。
2000年5月，分別撤銷番禺市和花都市（縣級），設立番禺區和花都區。
2005年4月，廣州市行政區劃作出重大調整，撤銷東山區、芳村區，設立廣州市南沙區、蘿崗區。
2012年9月，番禺區的東涌鎮、大崗鎮、欖核鎮劃歸廣州市南沙區管轄。
2014年1月，國務院批準廣州市部分行政區劃調整：撤銷黃埔區、蘿崗區，設立新的黃埔區；撤銷縣級從化市，設立廣州市從化區；撤銷縣級增城市，設立廣州市增城區。行政區劃調整后，廣州市轄越秀、海珠、荔灣、天河、白云、黃埔、花都、番禺、南沙、從化、增城11個區。
2015年5月29日，增城舉行撤市設區掛牌儀式。
