Sau năm 1954, huyện Sìn Hồ có 21 xã: Căn Co, Hồng Thu, Huổi Luông, Làng Mô, Ma Quai, Nậm Ban, Nậm Cha, Nậm Cuổi, Nậm Hăn, Nậm Mạ, Nậm Tăm, Noong Hẻo, Pa Tần, Phăng Xô Lin, Phìn Hồ, Pu Sam Cáp, Sà Dề Phìn, Tả Ngảo, Tả Phìn, Tả Xử Chồ, Tủa Sín Chải.

Ngày 23 tháng 2 năm 1977, thành lập thị trấn Sìn Hồ từ xã Tả Xử Chồ.

Cuối năm 2002, huyện Sìn Hồ có 1 thị trấn Sìn Hồ và 20 xã: Căn Co, Hồng Thu, Huổi Luông, Làng Mô, Ma Quai, Nậm Ban, Nậm Cha, Nậm Cuổi, Nậm Hăn, Nậm Mạ, Nậm Tăm, Noong Hẻo, Pa Tần, Phăng Xô Lin, Phìn Hồ, Pu Sam Cáp, Sà Dề Phìn, Tả Ngảo, Tả Phìn, Tủa Sín Chải.

Ngày 26 tháng 11 năm 2003, Quốc hội ra Nghị quyết trong đó chia tỉnh Lai Châu thành tỉnh Lai Châu (mới) và tỉnh Điện Biên; huyện Sìn Hồ thuộc tỉnh Lai Châu mới.[4]

Ngày 2 tháng 1 năm 2004, phường Lê Lợi (thuộc thị xã Lai Châu cũ) giải thể thành xã Lê Lợi và được sáp nhập vào huyện Sìn Hồ, đồng thời sáp nhập hai xã Pú Đao, Chăn Nưa (huyện Mường Lay) và bản Thành Chử của xã Xá Tổng (huyện Mường Lay) vào huyện Sìn Hồ.[5]

Ngày 27 tháng 12 năm 2006, chuyển xã Huổi Luông thuộc huyện Sìn Hồ về huyện Phong Thổ.[6]

Ngày 14 tháng 10 năm 2011, thành lập các xã Lùng Thàng, Pa Khóa.[7]

Ngày 2 tháng 11 năm 2012, thành lập các xã Nậm Pì và Trung Chải. Cùng năm nay, 5 xã: Lê Lợi, Pú Đao, Nậm Pì, Nậm Ban, Trung Chải chuyển sang trực thuộc huyện Nậm Nhùn. Đến thời điểm này, huyện Sìn Hồ có 152.696,03 ha diện tích tự nhiên và 74.803 nhân khẩu.[8]