1980年4月,設烈山區(qū)。
1992年,濉溪縣宋疃鄉(xiāng)劃入烈山區(qū),設宋疃鎮(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,進行村級區(qū)劃調整,由84個改為50個。
2008年進行社區(qū)區(qū)劃調整,將原社區(qū)調整為32個,村委會改居委會2個;調整后全區(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)。