1964年，成立郊区工作委员会，与市农牧局合署办公，管辖市郊7个公社。1971年7月改为郊区革委会。1976年2月改为郊区办事处，与市农牧局分设。1980年2月9日，省政府批准撤销郊区办事处，成立郊区人民政府（县级）。
1986年6月，撤销西宁市郊区，成立城北区。辖6个街道、3个乡。区政府驻城西区兴海路153号（原郊区政府所在地）。原郊区所辖乡分别划归城东、城西、城北区。
城北区面积129.3平方千米，人口18万人，以汉族为多，有回、满、藏、蒙古等少数民族。辖6个街道、3个乡：小桥街道、朝阳街道、马坊街道、大堡子街道、二十里铺街道、三其街道、二十里铺乡、马坊乡、大堡子乡。区政府驻朝阳西路。（根据《政区大典》整理，1996年左右资料）
1999年末，城北区面积138平方千米，人口180051人（根据青海省志）。区政府驻兴海路。2000年，城北区辖4个街道、2个镇：朝阳街道、小桥大街街道、马坊街道、三其街道、大堡子镇、廿里铺镇。
2000年第五次人口普查，城北区（辖4个街道、2个镇）总人口210265人，其中：朝阳街道50656人、小桥街道57733人、马坊街道20090人、三其街道27094人、大堡子镇29449人、廿里铺镇25243人。
2001年末，城北区辖4个街道、2个镇，23个社区、38个行政村。2003年末，城北区总人口188860人，辖4个街道、2个镇，23个社区、38个行政村。
2004年7月，西宁市城北区区划调整，街道办事处由4个调整为3个：撤销三其街道，并入马坊街道。调整后，城北区辖3个街道、2个镇：朝阳街道、小桥大街街道、马坊街道、大堡子镇、廿里铺镇。
