1980年4月，設(shè)烈山區(qū)。
1992年，濉溪縣宋疃鄉(xiāng)劃入烈山區(qū)，設(shè)宋疃鎮(zhèn)。
1996年，烈山區(qū)轄3街2鎮(zhèn)。
2004年，濉溪縣撤銷馬橋鄉(xiāng)，并入新蔡鎮(zhèn)，同時(shí)將新蔡鎮(zhèn)劃入淮北市烈山區(qū)，下轄3鎮(zhèn)，5個(gè)街道。
2004年底，烈山區(qū)轄4個(gè)街道、3個(gè)鎮(zhèn)。
2006年3月，烈山區(qū)將原有的3個(gè)鎮(zhèn)4個(gè)街道辦事處調(diào)整為2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，5個(gè)街道。
濉溪縣原趙集鄉(xiāng)與原古饒鎮(zhèn)合并，成立新的古饒鎮(zhèn)，同時(shí)劃入烈山區(qū)。
2007年，進(jìn)行村級(jí)區(qū)劃調(diào)整，由84個(gè)改為50個(gè)。
2008年進(jìn)行社區(qū)區(qū)劃調(diào)整，將原社區(qū)調(diào)整為32個(gè)，村委會(huì)改居委會(huì)2個(gè)；調(diào)整后全區(qū)共有社區(qū)34個(gè)。
截至2021年，烈山區(qū)轄5個(gè)街道、3個(gè)鎮(zhèn)。