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)，同時將新蔡鎮(zhèn)劃入淮北市烈山區(qū)，下轄3鎮(zhèn)，5個街道。

2004年底，烈山區(qū)轄4個街道、3個鎮(zhèn)。

2006年3月，烈山區(qū)將原有的3個鎮(zhèn)4個街道辦事處調(diào)整為2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，5個街道。

濉溪縣原趙集鄉(xiāng)與原古饒鎮(zhèn)合并，成立新的古饒鎮(zhèn)，同時劃入烈山區(qū)。

2007年，進(jìn)行村級區(qū)劃調(diào)整，由84個改為50個。

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，村委會改居委會2個；調(diào)整后全區(qū)共有社區(qū)34個。

截至2021年，烈山區(qū)轄5個街道、3個鎮(zhèn)。