Sau năm 1954, huyện Điện Biên có thị trấn Điện Biên, thị trấn nông trường Điện Biên và 29 xã: Chiềng Sơ, Háng Lìa, Khẩu Hú, Luân Giói, Mường Luân, Mường Mươn, Mường Nhà, Mường Lói, Mường Phăng, Mường Pồn, Na Son, Nà Tấu, Na Ư, Noong Hẹt, Noong Luống, Núa Ngam, Pa Thom, Phì Nhừ, Phình Giàng, Pu Nhi, Sam Mứn, Thanh An, Thanh Chăn, Thanh Luông, Thanh Minh, Thanh Nưa, Thanh Xương, Thanh Yên, Xa Dung.

Ngày 5 tháng 7 năm 1975, sáp nhập xã Khẩu Hú và một phần xã Phình Giàng thành xã Keo Lôm.[2]

Ngày 13 tháng 2 năm 1987, tách 200 ha diện tích tự nhiên của xã Thanh Minh để sáp nhập vào thị trấn Điện Biên; tách 165 ha diện tích tự nhiên của thị trấn Điện Biên để sáp nhập vào xã Thanh Xương.

Ngày 16 tháng 4 năm 1988, chia xã Thanh Chăn thành hai xã lấy tên là xã Thanh Chăn và xã Thanh Hưng; tách bản Na Khếnh của xã Thanh Luông để sáp nhập vào xã Thanh Hưng.

Đến cuối năm 1991, huyện Điện Biên có thị trấn Điện Biên (huyện lỵ), thị trấn Nông trường Điện Biên và 30 xã: Chiềng Sơ, Háng Lìa, Keo Lôm, Luân Giói, Mường Luân, Mường Mươn, Mường Nhà, Mường Nói, Mường Phăng, Mường Pồn, Na Son, Nà Tấu, Na Ủ, Noong Hẹt, Noong Luống, Núa Ngam, Pa Thom, Phì Nhừ, Phình Giang, Pù Nhi, Sam Mứn, Thanh An, Thanh Chăn, Thanh Hưng, Thanh Luông, Thanh Minh, Thanh Nưa, Thanh Xương, Thanh Yên, Xa Dung.

Ngày 18 tháng 4 năm 1992, tách thị trấn Điện Biên và xã Thanh Minh để thành lập thị xã Điện Biên Phủ, thị xã tỉnh lỵ tỉnh Lai Châu cũ, huyện lỵ chuyển về thị trấn Nông trường Điện Biên.

Ngày 7 tháng 10 năm 1995, tách 10 xã: Xa Dung, Pù Nhi, Na Son, Chiềng Sơ, Mường Luân, Keo Lôm, Phình Giang, Háng Lìa, Luân Giói, Phì Nhừ để thành lập huyện Điện Biên Đông.

Huyện Điện Biên còn lại thị trấn Nông trường Điện Biên (huyện lỵ) và 19 xã: Mường Mươn, Mường Nhà, Mường Nói, Mường Phăng, Mường Pồn, Nà Tấu, Na Ủ, Noong Hẹt, Noong Luống, Núa Ngam, Pa Thom, Sam Mứn, Thanh An, Thanh Chăn, Thanh Hưng, Thanh Luông, Thanh Nưa, Thanh Xương, Thanh Yên.

Ngày 28 tháng 4 năm 1997, chuyển xã Mường Mươn về huyện Mường Lay (nay là huyện Mường Chà) quản lý.[3]

Ngày 26 tháng 5 năm 1997, sáp nhập 64,5 ha diện tích tự nhiên và 1.622 người của xã Thanh Luông vào thị xã Điện Biên Phủ, giải thể thị trấn Nông trường Điện Biên.[4]

Ngày 22 tháng 12 năm 1997, thành lập thị trấn Mường Thanh, thị trấn huyện lỵ huyện Điện Biên trên cơ sở 356,25 ha diện tích tự nhiên và 5.276 người của xã Thanh Xương.[5]

Ngày 26 tháng 9 năm 2003, sáp nhập toàn bộ 356,25 ha diện tích tự nhiên và 8.520 nhân khẩu của thị trấn Mường Thanh, điều chỉnh 281 ha diện tích tự nhiên và 3.147 nhân khẩu của xã Thanh Luông, 251 ha diện tích tự nhiên và 2.627 nhân khẩu của xã Thanh Nưa về thành phố Điện Biên Phủ quản lý.

Ngày 26 tháng 12 năm 2003, sau khi tách tỉnh Lai Châu thành 2 tỉnh: Lai Châu và Điện Biên, huyện Điện Biên thuộc tỉnh Điện Biên.

Ngày 6 tháng 6 năm 2005, thành lập xã Nà Nhạn trên cơ sở 7.681 ha diện tích tự nhiên và 3.797 nhân khẩu của xã Nà Tấu.

Ngày 25 tháng 8 năm 2012, thành lập xã Hua Thanh trên cơ sở điều chỉnh 7.217,93 ha diện tích tự nhiên và 3.358 nhân khẩu của xã Thanh Nưa; thành lập xã Pom Lót trên cơ sở điều chỉnh 4.228,5 ha diện tích tự nhiên và 5.158 nhân khẩu của xã Sam Mứn; thành lập xã Hẹ Muông trên cơ sở điều chỉnh 7.396,87 ha diện tích tự nhiên và 2.596 nhân khẩu của xã Núa Ngam; thành lập xã Na Tông trên cơ sở điều chỉnh 14.274,31 ha diện tích tự nhiên và 4.184 nhân khẩu của xã Mường Nhà; thành lập xã Phu Luông trên cơ sở điều chỉnh 14.482,57 ha diện tích tự nhiên và 1.905 nhân khẩu của xã Mường Lói; thành lập xã Pá Khoang trên cơ sở điều chỉnh 5.702,27 ha diện tích tự nhiên và 3.960 nhân khẩu của xã Mường Phăng.

Ngày 21 tháng 11 năm 2019, sáp nhập 4 xã: Mường Phăng, Nà Nhạn, Nà Tấu, Pá Khoang cùng một phần diện tích và dân số của 2 xã: Thanh Luông, Thanh Hưng vào thành phố Điện Biên Phủ.

Huyện Điện Biên còn lại 21 xã như ngày nay.