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中華人民共和國成立以後，繼續對行政區劃進行了調整。1950年5月，山東省人民政府決定，撤銷膠東、渤海、魯中南三個行政區，只保留專署，作為省的派出機關。在三年恢復國民經濟時期和1個五年計劃時期， 相當於今臨沂地區範圍的行政區變動較大。 到1956年，縣以上政區大體穩定。
1949年10月到1953年6月，相當於今臨沂地區範圍的行政區劃如下：
沂水專區：1950年5月，以原沂蒙專區為基礎，成立沂水專區，設山東省沂水區行政督察專員公署，12月，改稱山東省人民政府沂水區專員公署。專署駐沂水縣城關區沂水城。轄9縣。其中蒙山縣於1952年3月撤銷，其轄區分別併入費縣、平邑縣。其餘8縣是：
沂水：縣人民政府駐沂水縣城關區。
沂南：縣人民政府駐界湖鎮。
沂源：縣人民政府駐南麻鎮。
莒沂：縣人民政府駐楊家城子。
蒙陰：縣人民政府駐蒙陰城。
莒縣：縣人民政府駐莒縣城。
莒南：縣人民政府駐十字路鎮。
日照：縣人民政府駐日照城。
臨沂專區：1950年5月，以原濱海專區為基礎，成立臨沂專區，設山東省臨沂區行政督察專員公署。12月，改稱山東省人民政府臨沂區專員公署。專署駐臨沂城。原轄臨沂、臨沭、贛榆（1950年5月由竹庭縣改稱）、新海(新海連與東海合併而成)、郯城、邳縣、蒼山、蘭陵、費等9縣。
1952年12月，新海連市 (1950年12月由新海縣改置) 及東海(1951年由新海縣析置) 、贛榆、邳等劃歸江蘇省徐州專區。1953年6月，臨沂專區共轄6縣：
臨沂：縣人民政府駐臨沂城。
郯城：縣人民政府駐郯城縣城。
臨沭：縣人民政府駐夏莊鎮。
蒼山：1950年6月，撤銷趙鎛縣，其全部轄區來屬。縣人民政府駐卞莊鎮。
費：1952年3月，蒙山縣撤銷，其部分轄區來屬。縣人民政府駐費城。
蘭陵：1952年4月，銅山縣撤銷。部分地區來屬。縣人民政府駐蘭陵鎮。
滕縣專區：1950年5月，以原尼山專區為基礎，成立滕縣專區，設山東省滕縣區行政督察專員公署。12月，改稱山東省人民政府滕縣專員公署。平邑、白彥2縣在其轄境之內。
平邑：1952年3月，蒙山縣撤銷，其西部地區併入平邑縣。縣人民政府駐平邑鎮。
白彥：1950年6月，撤銷麓水縣，其全部轄區併入。縣人民政府駐山亭(今屬棗莊市)。
1953年7月，撤銷沂水專區，除日照縣劃歸膠州專區外，其餘各縣皆劃為臨沂專區。同時，將滕縣專區的平邑縣亦併入臨沂專區。所轄縣亦有部分調整。
1956年2月，膠州專區撤銷，其所屬日照縣劃歸臨沂專區。自此，除邊界村莊有少量變化外，臨沂地區縣以上的行政區劃至1989年基本未變。
臨沂地區：1955年3月，省人民政府決定，山東省人民政府臨沂區專員公署，改為山東省臨沂專員公署。1967年1月，臨沂專員公署被群眾組織奪權，4月9日成立臨沂地區革命委員會。1978年7月，臨沂地區革命委員會改為臨沂地區行政公署。行署駐臨沂城。臨沂行署轄以下縣市：
臨沂市：1958年12月，臨沂縣改為臨沂市。1963年3月，撤銷臨沂市，恢復臨沂縣。1983年9月復設臨沂市。市人民政府駐臨沂城。
郯城
蒼山：1953年7月，撤銷蘭陵縣，其所轄部分區來屬。
莒南
莒縣：1953年7月，撤銷莒沂縣，其所轄4個區來屬。1992年12月，莒縣劃歸日照市。
沂水：1953年7月，撤銷莒沂縣，其所轄部分區來屬。
蒙陰
平邑：1953年7月，撤銷白彥縣，其所轄白彥、苗莊，山陰、臨澗等區來屬。
費縣
沂南：1958年12月撤銷，轄區分別併入臨沂、沂水、蒙陰、莒縣。1961年4月，恢復沂南縣建置。
臨沭：1956年2月撤銷，轄區分別併入臨沂、郯城、莒南。1961年4月，恢復臨沭縣建置。
日照市：1984年3月，析日照縣的石臼鎮和8個鄉，設置臨沂地區行政公署石臼港辦事處。1985年3月，撤銷日照縣和石臼港辦事處，設日照市。
1989年6月，日照市升格為地級市。
沂源：1989年12月2日，沂源縣劃歸淄博市管轄。
1992年1月，莒縣劃歸為日照市管轄。至此，臨沂地區轄臨沂、郯城、蒼山、莒南、沂水、蒙陰、平邑、費縣、沂南、臨沭10個縣市。
1994年12月，撤銷臨沂地區和縣級臨沂市，設立地級臨沂市。原市級臨沂市分為蘭山、河東、羅莊3個縣級行政區。地級臨沂市轄蘭山、羅莊、河東3區和郯城、蒼山、莒南、沂水、沂南、平邑、費縣、蒙陰、臨沭9縣。
2014年1月8日，蒼山縣更名為蘭陵縣。
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