建国后，山东省行政区划沿革复杂，和河北省、河南省、平原省、江苏省均有政区划转，省辖政区名称也是多次变化。
1949年3月，山东省政府更名为山东省人民政府，4月15日迁至济南市，6月2日山东全境解放。在原山东解放区行政区划的基础上，确定了全省的行政区划。全省设置济南（辖11区）、青岛（辖7区）、徐州（辖6 区与铜山县）、潍坊（辖5区）4个省辖市和省辖淄博工矿特区（辖张店、周村2市与淄川、博山2县）、昌潍专区（辖益都、昌乐、安丘、丘南、益临、寿南、潍县、淮安、临朐9县）。分设鲁中南、胶东、渤海3个行署区，下辖15个专区、4个行署区辖市，4个专区辖市。全省共140个县、3个县级办事处、1个县级特区、1个县级镇。
同年8月，撤销沂东、沂北、沙河镇，分别并入沂水、莒沂、掖南3县。撤销胶高，并入胶县、高密。
1950年山东省隶属华东军政委员会领导。撤销渤海、胶东、鲁中南3行署区。将原省辖专区、特区和行署区辖的专区合并为滕县、临沂、泰安、沂水、德州、惠民、淄博、昌潍、胶州、莱阳、文登等11个专区。原省辖的潍坊市交昌潍专署，烟台改为省辖市，原行署辖的新海连、济宁、德州3市分别交临沂、滕县、德州3专署。原张店、周村2市合并为张周市，博山县城关与淄川县矿区合并为淄博市，统交淄博专区。同年，对战争年代形成的若干县进行裁、并、改。撤销羊口、龙口、石岛3市，分别并入寿光、黄县、荣成3县，威海改市为县，撤销平北、惠济、齐禹、河西、海滨、莒北、莱西南、招北、牙前、赵缚、麓水、潍南等12县和枣庄、湖上2办事处，撤销莱东、五龙设莱阳县，济北改设济宁县，竹庭改名为赣榆县，淮安更名为潍安县。
1951年威海复设市，隶属文登专区。1952年平原省撤销，山东省界发生较大变化。原平原省的聊城、菏泽、湖西3专区及其所辖聊城、博平、清平、高唐、茌平、东阿、寿张、阳谷、范县、濮县、观城、朝城、莘县、冠县、堂邑、菏泽、郓城、梁山、南旺、定陶、曹县、鄄城、单县、城武、金乡、巨野、嘉祥、鱼台、复程等29县划入山东省。河北省的武城、恩县、夏津、临清、馆陶5县及临清镇划入山东省。山东省的东光、吴桥、宁津、庆云、盐山、南皮6县划归河北省徐州、新海连2市及丰县、沛县、华山、铜北、赣榆、邳县、东海7县划归江苏省。至此，山东大致恢复原省界，并稳定下来。同年，还撤销铜山、陵县、潍安、益临、益寿、蒙山6县，观城、朝城合并为观朝县，平南、泰宁、临城分别更名为蓼南、徂阳、薛城。由寿光县析置羊角沟区。
1953年撤销沂水、湖西2专区，滕县专区改名为济宁专区，淄博专区改设淄博工矿区。撤销潍北、丘南、寿南、胶河、平西、平东、栖东、章历、白彦、南旺、莒沂、兰陵等12县。崂山办事处改设为青岛市崂山郊区。以微山、昭阳、独山、南阳四湖及沿湖地区设立微山县。
1954年，山东省改由中央直接领导。淄博工矿区改为省辖的淄博市；原工矿区所辖的张周、淄博2市及淄川县撤销。临清镇改设省辖的临清市；原专区所辖的潍坊、济宁、威海、德州4市改为省辖市，以上5市均由所在专署督导。析文登、荣成2县置石岛县。撤销羊角沟区，并入寿光县。
1955年3月，山东省人民政府更名为山东省人民委员会。
1956年撤销德州、胶州、文登3专区。撤销昌南、掖南、蓼兰、石岛、昆嵛、临沭、徂阳、凫山、薛城、鱼台、复程、恩县、堂邑、清平、博平、濮县、观朝、德平、垦利、蒲台、长山、高青、藏马、即东等24县，长山岛特区改设长岛县。至此，全省有济南、青岛、烟台、淄博、潍坊、威海、德州、济宁、临清等9个省辖市，莱阳、昌潍、临沂、惠民、泰安、聊城、济宁、菏泽等8个专区，共辖104县。
1958年是山东省行政区划变动较大的一年。原省直辖的烟台、淄博2市划归所在专署领导，潍坊、济宁、威海、德州、临清5个省辖市改为专区辖市。撤销了泰安、菏泽2专区，莱阳、惠民专区分别更名为烟台、淄博专区。还撤销了博山、利津、阳信、滨县、齐东、桓台、定陶、济宁、嘉祥、滋阳、武城、乐陵、济阳、平阴、临清、馆陶、阳谷、莘县、东阿、禹城、德县、长岛、黄县、莱西、牟平、福山、乳山、潍县、临淄、沂南等30个县。泰安、聊城、临沂3县改设
市，隶属所在专署。广饶县的孤岛人民公社改由淄博专区直辖。城武县改名为成武县。
1959年，复置菏泽专区，辖菏泽、鄄城、郓城、梁山、巨野、单县、成武、曹县等8县。
1960年，撤销峄县、菏泽县，分别设立枣庄市、菏泽市，归所在专署领导。析新泰县地置新汶市，属济南市领导。复置垦利县，孤岛人民公社划归垦利。撤销东平县，复设平阴县。撤销长清县。商河更名为乐陵。
1961年，淄博、枣庄2市改由省直辖。撤销淄博专区。复置惠民、泰安、德州3专区。复置长清、滨县、沂南、临 沭、禹城、陵县、武城、济阳、商河、莘县、馆陶、阳谷、东阿、定陶、嘉祥、黄县、莱西、乳山、福山、桓台、高青、利津、阳信、潍县、临淄、东平等26县。析曲阜县地置兖州县。青岛市崂山郊区改设崂山县。
1963年，河南省东明县划入山东省。聊城、临清、菏泽、临沂、泰安5市复改为县。复置长岛县。
1964年，山东省范县划归河南省。复置鱼台县。撤销寿张县。
1965年，河北省宁津、庆云2县划入山东省，山东省馆陶县划归河北省。撤销新汶市，设立新汶县。复置济宁县。
1967年2月，山东省人民委员会更名为山东省革命委员会。各专区改为地区
1969年，临淄县划归淄博市，改设临淄区。
1979年12月，山东省革命委员会更名为山东省人民政府。
1981年，昌潍地区更名为潍坊地区。1982年，析利津、垦利、广饶、沾化、博兴5县之地设省辖的东营市，下辖利津、垦利2 县。析滨县、博兴2县地设滨州市，隶属惠民行署。改泰安、新汶2县为市，隶属泰安行署。
1983年，为了充分发挥城市的中心作用，逐步过渡到市管县的行政区划体制，行政区划做了较大的变动。撤销烟台、潍坊、济宁3地区，设烟台、潍坊、济宁3省辖市，同时撤销福山、潍县、济宁3县。复设临沂、菏泽、聊城、临清4市，莱芜县改为市，新汶市与新泰县合并改设新泰市，此6市均为省辖（县级）市。
至此，山东省共辖8个地级市、31 个市辖区、6个地区、10个县级市、95个县，有2，646个乡、713个镇、176个街道办事处、106，910个自然村。
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