Dưới thời nhà Nguyễn, năm Minh Mạng thứ 12 (1831), trấn Nghệ An chia tách thành 2 tỉnh: tỉnh Hà Tĩnh và tỉnh Nghệ An. Phủ Anh Đô có thêm huyện Thanh Chương chuyển từ phủ Đức Quang sang. Thời Thành Thái, Phủ Anh Đô đổi tên thành phủ Anh Sơn gồm các huyện: Hưng Nguyên, Nam Đàn, Anh Sơn, Đô Lương và Thanh Chương.
Đến năm 1946, phủ Anh Sơn lúc này bao gồm 2 huyện Anh Sơn và Đô Lương. Huyện Anh Sơn khi đó có 55 đơn vị hành chính gồm thị trấn Đô Lương và 54 xã: Bắc Sơn, Bài Sơn, Bình Sơn, Bồi Sơn, Cẩm Sơn, Cao Sơn, Đà Sơn, Đại Sơn, Đặng Sơn, Đỉnh Sơn, Đông Sơn, Đức Sơn, Giang Sơn, Hiến Sơn, Hòa Sơn, Hội Sơn, Hồng Sơn, Hùng Sơn, Hương Sơn, Khai Sơn, Kỳ Sơn, Lạc Sơn, Lam Sơn, Lạng Sơn, Liên Sơn, Lĩnh Sơn, Long Sơn, Lưu Sơn, Minh Sơn, Mỹ Sơn, Nam Sơn, Ngọc Sơn, Nhân Sơn, Phú Sơn, Phúc Sơn, Quang Sơn, Tam Sơn, Tân Sơn, Tào Sơn, Thạch Sơn, Thái Sơn, Thành Sơn, Thịnh Sơn, Thọ Sơn, Thuận Sơn, Thượng Sơn, Tràng Sơn, Trù Sơn, Trung Sơn, Tường Sơn, Văn Sơn, Vĩnh Sơn, Xuân Sơn, Yên Sơn.
Ngày 19 tháng 4 năm 1963, tách thị trấn Đô Lương và 32 xã: Bắc Sơn, Bài Sơn, Bồi Sơn, Đà Sơn, Đại Sơn, Đặng Sơn, Đông Sơn, Giang Sơn, Hiến Sơn, Hòa Sơn, Hồng Sơn, Lạc Sơn, Lam Sơn, Liên Sơn, Lưu Sơn, Minh Sơn, Mỹ Sơn, Nam Sơn, Ngọc Sơn, Nhân Sơn, Quang Sơn, Tân Sơn, Thái Sơn, Thịnh Sơn, Thuận Sơn, Thượng Sơn, Tràng Sơn, Trù Sơn, Trung Sơn, Văn Sơn, Xuân Sơn, Yên Sơn để thành lập huyện Đô Lương và chuyển 3 xã Hương Sơn, Kỳ Sơn, Phú Sơn về huyện Tân Kỳ quản lý. Từ đó, huyện Anh Sơn còn lại 19 xã: Bình Sơn, Cẩm Sơn, Cao Sơn, Đỉnh Sơn, Đức Sơn, Hội Sơn, Hùng Sơn, Khai Sơn, Lạng Sơn, Lĩnh Sơn, Long Sơn, Phúc Sơn, Tam Sơn, Tào Sơn, Thạch Sơn, Thành Sơn, Thọ Sơn, Tường Sơn, Vĩnh Sơn.
Ngày 1 tháng 3 năm 1988, thành lập thị trấn Anh Sơn trên cơ sở 28 ha diện tích tự nhiên và 26 nhân khẩu của xã Hội Sơn; 92 ha diện tích tự nhiên và 87 nhân khẩu của xã Phúc Sơn; 93 ha diện tích tự nhiên và 180 nhân khẩu của xã Thạch Sơn.
Ngày 9 tháng 2 năm 2009, thành lập xã Hoa Sơn trên cơ sở điều chỉnh 2.077,22 ha diện tích tự nhiên và 6.715 nhân khẩu của xã Hội Sơn; 389,17 ha diện tích tự nhiên của xã Tường Sơn.
