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中华人民共和国成立以后，继续对行政区划进行了调整。1950年5月，山东省人民政府决定，撤销胶东、渤海、鲁中南三个行政区，只保留专署，作为省的派出机关。在三年恢复国民经济时期和1个五年计划时期， 相当于今临沂地区范围的行政区变动较大。 到1956年，县以上政区大体稳定。
1949年10月到1953年6月，相当于今临沂地区范围的行政区划如下：
沂水专区：1950年5月，以原沂蒙专区为基础，成立沂水专区，设山东省沂水区行政督察专员公署，12月，改称山东省人民政府沂水区专员公署。专署驻沂水县城关区沂水城。辖9县。其中蒙山县于1952年3月撤销，其辖区分别并入费县、平邑县。其余8县是：
沂水：县人民政府驻沂水县城关区。
沂南：县人民政府驻界湖镇。
沂源：县人民政府驻南麻镇。
莒沂：县人民政府驻杨家城子。
蒙阴：县人民政府驻蒙阴城。
莒县：县人民政府驻莒县城。
莒南：县人民政府驻十字路镇。
日照：县人民政府驻日照城。
临沂专区：1950年5月，以原滨海专区为基础，成立临沂专区，设山东省临沂区行政督察专员公署。12月，改称山东省人民政府临沂区专员公署。专署驻临沂城。原辖临沂、临沭、赣榆（1950年5月由竹庭县改称）、新海(新海连与东海合并而成)、郯城、邳县、苍山、兰陵、费等9县。
1952年12月，新海连市 (1950年12月由新海县改置) 及东海(1951年由新海县析置) 、赣榆、邳等划归江苏省徐州专区。1953年6月，临沂专区共辖6县：
临沂：县人民政府驻临沂城。
郯城：县人民政府驻郯城县城。
临沭：县人民政府驻夏庄镇。
苍山：1950年6月，撤销赵镈县，其全部辖区来属。县人民政府驻卞庄镇。
费：1952年3月，蒙山县撤销，其部分辖区来属。县人民政府驻费城。
兰陵：1952年4月，铜山县撤销。部分地区来属。县人民政府驻兰陵镇。
滕县专区：1950年5月，以原尼山专区为基础，成立滕县专区，设山东省滕县区行政督察专员公署。12月，改称山东省人民政府滕县专员公署。平邑、白彦2县在其辖境之内。
平邑：1952年3月，蒙山县撤销，其西部地区并入平邑县。县人民政府驻平邑镇。
白彦：1950年6月，撤销麓水县，其全部辖区并入。县人民政府驻山亭(今属枣庄市)。
1953年7月，撤销沂水专区，除日照县划归胶州专区外，其余各县皆划为临沂专区。同时，将滕县专区的平邑县亦并入临沂专区。所辖县亦有部分调整。
1956年2月，胶州专区撤销，其所属日照县划归临沂专区。自此，除边界村庄有少量变化外，临沂地区县以上的行政区划至1989年基本未变。
临沂地区：1955年3月，省人民政府决定，山东省人民政府临沂区专员公署，改为山东省临沂专员公署。1967年1月，临沂专员公署被群众组织夺权，4月9日成立临沂地区革命委员会。1978年7月，临沂地区革命委员会改为临沂地区行政公署。行署驻临沂城。临沂行署辖以下县市：
临沂市：1958年12月，临沂县改为临沂市。1963年3月，撤销临沂市，恢复临沂县。1983年9月复设临沂市。市人民政府驻临沂城。
郯城
苍山：1953年7月，撤销兰陵县，其所辖部分区来属。
莒南
莒县：1953年7月，撤销莒沂县，其所辖4个区来属。1992年12月，莒县划归日照市。
沂水：1953年7月，撤销莒沂县，其所辖部分区来属。
蒙阴
平邑：1953年7月，撤销白彦县，其所辖白彦、苗庄，山阴、临涧等区来属。
费县
沂南：1958年12月撤销，辖区分别并入临沂、沂水、蒙阴、莒县。1961年4月，恢复沂南县建置。
临沭：1956年2月撤销，辖区分别并入临沂、郯城、莒南。1961年4月，恢复临沭县建置。
日照市：1984年3月，析日照县的石臼镇和8个乡，设置临沂地区行政公署石臼港办事处。1985年3月，撤销日照县和石臼港办事处，设日照市。
1989年6月，日照市升格为地级市。
沂源：1989年12月2日，沂源县划归淄博市管辖。
1992年1月，莒县划归为日照市管辖。至此，临沂地区辖临沂、郯城、苍山、莒南、沂水、蒙阴、平邑、费县、沂南、临沭10个县市。
1994年12月，撤销临沂地区和县级临沂市，设立地级临沂市。原市级临沂市分为兰山、河东、罗庄3个县级行政区。地级临沂市辖兰山、罗庄、河东3区和郯城、苍山、莒南、沂水、沂南、平邑、费县、蒙阴、临沭9县。
2014年1月8日，苍山县更名为兰陵县。
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