中华民国，初年属雁门道，后属省。
抗日战争时期分置东、西大同县，分属晋察冀边区与晋绥边区。
抗日战争胜利后复为一县。
1949年，属察哈尔省。
1952年，复归山西省。1954年，与怀仁县合并为大仁县，县政府驻大同市城区。1958年，大仁县并入大同市，以之置郊区，区政府仍驻大同市内。
1960年，以原大同县置古城区。云州区云州区(4张)1964年，复为大同县，属大同市。1965年，改属雁北专区。1967年，属雁北地区。
1971年，与大同市分治，县政府迁驻西坪镇。
1993年，撤销雁北地区，县改属大同市。2001年，原西坪镇、中高庄乡合并设立新的西坪镇，原许堡乡、西册田乡合并设立新的许堡乡，原瓜园乡、城庄乡合并设立新的瓜园乡，原聚乐堡乡、阁老山乡合并设立新的聚乐堡乡，原峰峪乡、徐团乡合并设立新的峰峪乡，原吉家庄乡、麻峪口乡合并设立新的吉家庄乡。区划调整后，全县辖3个镇、7个乡：西坪镇、倍加皂镇、周士庄镇、吉家庄乡、峰峪乡、杜庄乡、党留庄乡、瓜园乡、聚乐堡乡、许堡乡。县人民政府驻西坪镇。
2018年2月9日，国务院批复撤销大同县，设立大同市云州区。
