1949年10月14日广州解放后，广州的行政隶属关系发生了多次重大变化。1949年10月为中央直辖市；1949年12月归中南军政委员会领导，为大行政区辖市；1953年3月，根据中央人民政府政务委员会关于改变大行政区辖市的决定，改为中央直辖市；1955年1月，广州市并入广东省建制，由中央直辖市改为省辖市，为省会城市。此后，分别于1955—1958年、1964—1969年、1985—1994年先后3次划为国家计划单列市，享受省级经济管理权限。从1995年1月起，广州取消计划单列，改为副省级城市，仍为省会城市。

与此同时，市属管辖区域也经历了多次调整。1949年11月，市政府将接管的33个区调整合并为28个区。1962年5月，全市辖东山、海珠、荔湾、越秀、郊区等5个区和花县、从化、佛冈等3个县。1975年3月，进一步扩大郊县范围，将番禺、增城、龙门、新丰等4个县分别由佛山、惠阳、韶关地区划入。1983年12月，又把清远、佛冈两县划入，全市辖东山、海珠、荔湾、越秀、黄埔、郊区等6个区和花县、从化、番禺、增城、龙门、新丰、清远、佛冈等8个县。1985年5月，天河、芳村区成立；1987年2月郊区改称白云区，全市辖8区8县。1988年1月，清远、佛冈、龙门、新丰等4县划出，全市辖东山、越秀、荔湾、海珠、天河、黄埔、芳村、白云等8个区和花县、从化、增城、番禺等4个县。从1992年起，番禺、花县、增城、从化先后撤县设市（县级），改称番禺市（1992年5月）、花都市（1993年6月）、增城市（1993年12月）、从化市（1994年3月），归广州代管。2000年6月，番禺、花都撤市设区，全市辖东山、海珠、荔湾、越秀、黄埔、天河、芳村、白云、番禺、花都等10个区和从化、增城等2个县级市。2005年5月，撤销东山区、芳村区，增设南沙区、萝岗区。2014年2月，广州新一轮行政区划调整，增城、从化撤市设区，萝岗区、黄埔区合二为一；至此，全市辖越秀、海珠、荔湾、黄埔、天河、白云、番禺、南沙、花都、从化、增城等11个区，“大广州”新格局形成。