1954年设立灞桥区，以长安县灞桥区及狄寨区的东高桥、鄂公殿、水沟、永丰、杏林5乡为其行政区域。以境内古灞桥得名。1957年长乐区撤销并入，1958年又划入长安县四乡。1965年撤销并入郊区，1980年撤销郊区复置灞桥区。
1996年，灞桥区面积322平方千米，人口41.1万人。辖5个街道、3个镇、3个乡：纺织城街道、洪庆街道、红旗街道、席王街道、十里铺街道、新筑镇、灞桥镇、狄寨镇、新合乡、水流乡、灞陵乡。
2000年第五次人口普查，灞桥区常住总人口494084人，其中：纺织城街道95596人、十里铺街道45830人、红旗街道55513人、席王街道42585人、洪庆街道67649人、狄寨镇35016人、灞桥镇50018人、新筑镇39154人、灞陵乡20717人、新合乡21227人、水流乡20779人。
2001年末，撤销灞陵乡，并入席王街道；新合乡、水流乡合并为新合镇。灞桥区辖5个街道、4个镇：红旗街道、席王街道、纺织城街道、洪庆街道、十里铺街道、狄寨镇、新筑镇、灞桥镇、新合镇。
2004年，撤销灞桥、新筑、新合、狄寨4个镇，设立灞桥、新筑、新合、狄寨4个街道（市政发[2004]88号）；9月1日，4个街道办事处正式挂牌成立。至此，灞桥区辖9个街道：纺织城街道、十里铺街道、红旗街道、席王街道、洪庆街道、狄寨街道、灞桥街道、新筑街道、新合街道。区政府驻纺织城街道。
2010年第六次人口普查，灞桥区常住总人口595124人，其中：纺织城街道92435人，十里铺街道100867人，红旗街道52139人，席王街道72599人，洪庆街道67703人，狄寨街道59737人，灞桥街道52557人，新筑街道54191人，新合街道42896人。
2012年末，灞桥区面积324.3平方千米，户籍人口523957人，常住人口60.16万人。2013年末，灞桥区辖9个街道，共有40个社区、223个行政村，区政府驻纺织城。
