Ngày 13 tháng 2 năm 1909, Toàn quyền Đông Dương ra Nghị định thành lập huyện Sơn Động gồm ba tổng cắt ra từ huyện Lục Ngạn, gồm: tổng Biển Động (được nhập thêm xã Phúc Thắng thuộc tổng An Châu, tỉnh Quảng Yên); tổng Niêm Sơn (được sáp nhập thêm toàn bộ đất đai đồn điền Schneider nằm ven bờ sông Lục Nam thuộc tổng Trù Hựu) và tổng Hả Hộ, huyện lỵ đặt tại Biển Động.

Ngày 11 tháng 5 năm 1917, Quyền Thống sứ Bắc Kỳ ra Nghị định bãi bỏ huyện Yên Bác (Quảng Yên). Đất đai huyện Yên Bác sáp nhập vào huyện Sơn Động.

Ngày 25 tháng 9 năm 1919, huyện Sơn Động đổi thành châu Sơn Động.

Năm 1927, chính quyền thực dân Pháp tiến hành tổng điều tra dân số, châu Sơn Động khi đó có 8 tổng, 53 xã, 15.342 nhân khẩu:

• Tổng Biển Động có 10 xã: Biển Động, Biển Động phố, Cẩm Đàn, Chiên Sơn, Giáo Liêm, Huân Vi, Phúc Thắng, Quế Sơn, Thảo Nhàn, Xa Lý, với 1.719 nhân khẩu.
• Tổng Cấm Sơn có 6 xã: Cấm Sơn, Gia Lộc, Hộ Đáp, Linh Sơn, Ninh Phong, Văn Lung, với 3.156 nhân khẩu.
• Tổng Đông Đoàn có 6 xã: An Lạc, Hữu Sản, Lâm Ca, Lệ Viễn, Thái Bình, Vĩnh Khương, với 1.713 nhân khẩu.
• Tổng Hả Hộ có 7 xã: Gia Sơn, Hả Hộ, Hộ Đáp, Hữu Bằng, Kỳ Công, Phục Lạp, Xuân Trì, với 1.936 nhân khẩu.
• Tổng Niêm Sơn có 11 xã: Đèo Gia, Hữu Tập, Mai Tô, Mỹ Động, Niêm Sơn, Phì Điền, Phú Nhuận, Sơn Lãng, Tam Đồng, Thích Xá, Vật Phú, với 2.030 nhân khẩu.
• Tổng Tây Đoàn có 6 xã: An Bố, An Châu, An Châu phố, Nhân Định, Tiên Lý, Tuấn Đạo, với 2.505 nhân khẩu.
• Tổng Tứ Trang có 3 xã: Bồng Am, Thanh Luận, Tuấn Mậu, với 594 nhân khẩu.
• Tổng Vị Loại có 3 xã: Dương Hưu, Hạ Long, Thượng Long, với 1.689 nhân khẩu.

Sau Cách mạng tháng Tám năm 1945, đơn vị hành chính cấp tổng bị bãi bỏ; 53 xã cũ hợp nhất lại thành 41 xã.

Trong cuộc kháng chiến chống thực dân Pháp, để thuận tiện cho việc chỉ đạo, tháng 7 năm 1947, Ủy ban kháng chiến hành chính Liên khu I quyết định cắt các xã phía đông huyện Sơn Động cùng 10 xã tả ngạn sông Lục Nam thuộc huyện Lục Ngạn sáp nhập với huyện Hải Chi (tỉnh Hải Ninh) thành lập châu Lục Sơn Hải trực thuộc tỉnh Quảng Hồng. Tháng 12 năm 1948, liên tỉnh Quảng Hồng chia thành tỉnh Quảng Yên và đặc khu Hồng Gai. Đầu năm 1949, châu Lục Sơn Hải giải thể, huyện Sơn Động và 10 xã huyện Lục Ngạn đưa về tỉnh Quảng Yên.

Ngày 17 tháng 2 năm 1955, khu Hồng Quảng được thành lập, huyện Sơn Động và 10 xã huyện Lục Ngạn được trả về tỉnh Bắc Giang[1], gồm 19 xã: An Bá, An Châu, An Lạc, An Lập, Bồng Am, Cẩm Đàn, Chiên Sơn, Đèo Gia, Dương Hưu, Giáo Liêm, Lệ Viễn, Long Sơn, Phúc Thắng, Quế Sơn, Thạch Sơn, Thanh Luận, Tuấn Đạo, Vĩnh Khương, Yên Định.

Ngày 21 tháng 8 năm 1958, Bộ Nội vụ ra Nghị định số 254-NV chia xã Thanh Luận thành hai xã: Thanh Luận và Thanh Sơn; xã Vĩnh Khương thành hai xã: Vĩnh Khương và Phú Cường (nay là xã Vân Sơn).

Ngày 27 tháng 10 năm 1962, hai tỉnh Bắc Giang và Bắc Ninh hợp nhất thành tỉnh Hà Bắc, huyện Sơn Động thuộc tỉnh Hà Bắc.

Ngày 14 tháng 3 năm 1963, Chính phủ ra Quyết định số 25-CP cắt xã Đèo Gia thuộc huyện Sơn Động sáp nhập vào huyện Lục Ngạn.

Tại kỳ họp thứ 7, Quốc hội khóa II, Quốc hội đã ra Nghị quyết sáp nhập xã Hữu Sản thuộc huyện Đình Lập, tỉnh Hải Ninh vào huyện Sơn Động, tỉnh Hà Bắc.[2]

Ngày 30 tháng 1 năm 1985, Hội đồng Bộ trưởng ban hành Quyết định số 21-HĐBT[3]. Theo đó, giải thể xã Phúc Thắng để sáp nhập vào xã Quế Sơn và trường bắn TB1; giải thể xã Thạch Sơn để sáp nhập vào xã Vân Sơn và trường bắn TB1.

Ngày 11 tháng 12 năm 1991, Chính phủ ra Quyết định số 642-CP thành lập thị trấn An Châu trên cơ sở điều chỉnh địa giới hành chính hai xã An Châu và An Lập.

Ngày 19 tháng 10 năm 1993, tái lập xã Phúc Thắng trên cơ sở 2 xóm đã cắt về xã Quế Sơn và phần diện tích còn lại do trường bắn TB1 bàn giao lại, tái lập xã Thạch Sơn trên cơ sở 1 xóm đã cắt về xã Vân Sơn và phần diện tích do trường bắn TB1 bàn giao lại.

Ngày 6 tháng 11 năm 2008, Chính phủ ban hành Nghị định số 05/NĐ-CP[4]. Theo đó:

• Thành lập thị trấn Thanh Sơn trên cơ sở điều chỉnh 1.267,5 ha diện tích tự nhiên và 2.856 người của xã Thanh Sơn, 713,4 ha diện tích tự nhiên và 1.280 người của xã Thanh Luận.
• Đổi tên xã Thanh Sơn thành xã Tuấn Mậu.

Ngày 21 tháng 11 năm 2019, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết 813/NQ-UBTVQH14[5]. Theo đó:

• Sáp nhập xã An Châu vào thị trấn An Châu
• Sáp nhập xã Phúc Thắng và xã Thạch Sơn thành xã Phúc Sơn
• Sáp nhập xã Vĩnh Khương và xã An Lập thành xã Vĩnh An
• Sáp nhập xã Bồng Am vào xã Tuấn Đạo
• Sáp nhập xã Chiên Sơn và xã Quế Sơn thành xã Đại Sơn
• Sáp nhập xã Tuấn Mậu và thị trấn Thanh Sơn thành thị trấn Tây Yên Tử.

Huyện Sơn Động có 2 thị trấn và 15 xã như hiện nay.