Huyện Mê Linh được thành lập ngày 5 tháng 7 năm 1977 trên cơ sở hợp nhất 2 huyện Bình Xuyên và Yên Lãng; 4 xã Văn Tiến, Nguyệt Đức, Minh Tân và Bình Định của huyện Yên Lạc và 2 xã Kim Hoa và Quang Minh của huyện Kim Anh.[1]. Khi mới thành lập, huyện Mê Linh có 38 đơn vị hành chính gồm thị trấn Phúc Yên, thị trấn nông trường Tam Đảo và 36 xã: Bá Hiến, Bình Định, Chu Phan, Đại Thịnh, Đạo Đức, Gia Khánh, Hoàng Kim, Hương Sơn, Kim Hoa, Liên Mạc, Mê Linh, Minh Quang, Minh Tân, Nguyệt Đức, Phú Xuân, Quang Minh, Quất Lưu, Sơn Lôi, Tam Canh, Tam Đồng, Tam Hợp, Tân Phong, Thạch Đà, Thanh Lâm, Thanh Lãng, Thiện Kế, Tiền Châu, Tiền Phong, Tiến Thắng, Tiến Thịnh, Tráng Việt, Trung Mỹ, Tự Lập, Văn Khê, Văn Tiến, Vạn Yên. Huyện lị được đặt tại thị trấn Phúc Yên

Một năm sau, ngày 29 tháng 12 năm 1978, một phần huyện Mê Linh (gồm thị trấn Phúc Yên và 18 xã: Chu Phan, Đại Thịnh, Hoàng Kim, Kim Hoa, Liên Mạc, Mê Linh, Quang Minh, Tam Đồng, Thạch Đà, Thanh Lâm, Tiền Châu, Tiền Phong, Tiến Thắng, Tiến Thịnh, Tráng Việt, Tự Lập, Văn Khê, Vạn Yên) được sáp nhập vào Hà Nội[2]. Đến ngày 17 tháng 2 năm 1979, sáp nhập thêm các xã Nam Viêm, Ngọc Thanh, Phúc Thắng, Cao Minh và thị trấn Xuân Hòa của huyện Sóc Sơn vào huyện Mê Linh[3], nâng tổng số đơn vị hành chính huyện Mê Linh lên thành 22 xã và 2 thị trấn:

• 2 thị trấn: Phúc Yên, Xuân Hòa.
• 22 xã: Cao Minh, Chu Phan, Đại Thịnh, Hoàng Kim, Kim Hoa, Liên Mạc, Mê Linh, Nam Viêm, Ngọc Thanh, Phúc Thắng, Quang Minh, Tam Đồng, Thạch Đà, Thanh Lâm, Tiền Châu, Tiền Phong, Tiến Thắng, Tiến Thịnh, Tự Lập, Tràng Việt, Văn Khê, Vạn Yên.

Ngày 26 tháng 2 năm 1979, 14 xã: Bá Hiến, Đạo Đức, Gia Khánh, Hương Sơn, Minh Quang, Phú Xuân, Quất Lưu, Sơn Lôi, Tam Canh, Tam Hợp, Tân Phong, Thanh Lãng, Thiện Kế, Trung Mỹ và thị trấn Nông trường Tam Đảo (vốn thuộc huyện Bình Xuyên cũ) được sáp nhập vào huyện Tam Đảo (tỉnh Vĩnh Phú); 4 xã: Văn Tiến, Nguyệt Đức, Minh Tân và Bình Định được sáp nhập vào huyện Vĩnh Lạc (tỉnh Vĩnh Phú)[4].

Đến ngày 12 tháng 8 năm 1991, Mê Linh tách khỏi Hà Nội và trở về tỉnh Vĩnh Phú (nay là Vĩnh Phúc và Phú Thọ).[5]

Sau khi thành lập thị xã Phúc Yên (nay là thành phố Phúc Yên) trên cơ sở tách 2 thị trấn Phúc Yên, Xuân Hòa và 5 xã: Ngọc Thanh, Cao Minh, Nam Viêm, Phúc Thắng, Tiền Châu khỏi huyện Mê Linh vào ngày 9 tháng 12 năm 2004 thì huyện còn lại 17 xã: Chu Phan, Đại Thịnh, Hoàng Kim, Kim Hoa, Liên Mạc, Mê Linh, Quang Minh, Tam Đồng, Thạch Đà, Thanh Lâm, Tiền Phong, Tiến Thắng, Tiến Thịnh, Tự Lập, Tràng Việt, Văn Khê, Vạn Yên.[6]

Ngày 4 tháng 4 năm 2008, chia xã Quang Minh thành 2 thị trấn: Quang Minh và Chi Đông. Tuy nhiên, các thị trấn Quang Minh và thị trấn Chi Đông đều không phải là huyện lị huyện Mê Linh, các cơ quan hành chính của huyện đóng tại xã Đại Thịnh[7]. Từ đó, huyện Mê Linh có 2 thị trấn: Chi Đông, Quang Minh và 16 xã: Chu Phan, Đại Thịnh, Hoàng Kim, Kim Hoa, Liên Mạc, Mê Linh, Tam Đồng, Thạch Đà, Thanh Lâm, Tiền Phong, Tiến Thắng, Tiến Thịnh, Tự Lập, Tràng Việt, Văn Khê, Vạn Yên.

Tháng 3 năm 2008, chính quyền trung ương của Việt Nam tuyên bố chủ trương sáp nhập Mê Linh vào Hà Nội. Ngày 22 tháng 3 năm 2008, Hội đồng Nhân dân tỉnh Vĩnh Phúc đã nhất trí [8] chủ trương trên.

Từ ngày 29 tháng 5 năm 2008, huyện Mê Linh đã được tách ra khỏi tỉnh Vĩnh Phúc và sáp nhập vào thành phố Hà Nội[9].

Như vậy, huyện Mê Linh có 2 thị trấn và 16 xã, giữ ổn định cho đến nay.