1939年10月，南沂蒙县成立，包括原沂水县的五区至十区以及原蒙阴县的二区和四区。1940年6月，沂水县的十区划归临费沂边联县。同年10月，沂水县的六区姚家店子乡划归沂水县，沂南县划分为9个区。1941年3月，蒙阴四区和二区南部划入费北县。6月，沂南县划为17个区。1942年2月，沂南县撤销十区，辖区划归一区至九区。12月，永太区划属沂东县。
1943年3月，官庄区和岸堤区高湖一带、艾山区的部分村庄划回沂南县，高湖区并入岸堤区。此时，沂南县辖10个区。1945年9月，官庄区划属蒙阴县。10月，费东县撤销，其青石区和盆泉区划归沂南县，分别并入垛庄区和崖子区；沂临县撤销，其张庄、河南、青驼、土山、铁山、高里6区划归沂南县，全县辖12区。
1949年7月，沂东县撤销，其寨西、永太、葛沟、河阳4区来属。此时，沂南县辖16个区。1951年5月，区以序数命名。1952年1月，撤销十区（土山），辖区划归原一区（东平）、九区（张庄）、十一区（铁山）、十四区（河阳）；原十一、十二、十三、十四、十五、十六区依次改称十、十一、十二、十三、十四、十五区。
1953年7月，沂水县的五区（城子）、六区（良水）、七区（峙阳）划归沂南县，分别称沂南县第十六区、十七区、十八区。1955年10月，设界湖镇（区级），一至十八区的区名依次改为大成、依汶、常山、岸堤、孙祖、垛庄、官庄、城子、蒙阴四区等9个区。
1956年2月，垛庄区和崖子区东河、营后、泉桥、梭庄4乡划入蒙阴县，以崖子区的其余乡及青驼区部分村庄组成双堠区；沂水县的英山、刘家岭2乡划归沂南县城子区；撤销永太区，所辖村庄分别划归河阳、寨西、苏村等区。
1958年10月，全县设20个政社合一的人民公社。11月，沂南县撤销，苏村、铜井、界湖、张庄、白石埠、辛集、库沟、依汶等公社及蒲汪、张家哨两公社的大部、孙祖公社的15个村划归沂水县，马牧池、双堠、岸堤、孟良崮等公社及孙祖公社的大部划归蒙阴县，李官、青驼、砖埠、葛沟、杨坡5个公社划归临沂县，张家哨、蒲汪两公社的13个村划入莒县。
1961年8月恢复沂南县时，全县辖界湖、依汶、马牧池、岸堤、双堠、孙祖、青驼、张庄、砖埠、葛沟、河阳、大庄、辛集、蒲汪、张家哨、苏村、铜井等17个人民公社。1963年1月，营后、梭庄、东河3个乡由蒙阴县划归沂南县双堠人民公社。
1968年8月，区改称人民公社，原区辖人民公社改称管理区。1978年4月，蒙阴县重山公社的6个村庄划归沂南县，与岸堤公社西部的部分村庄组成重山公社，时辖18个人民公社。1981年12月，界湖公社更名界湖镇。
1984年6月，撤销人民公社，全县设17个区61个乡（镇）。1985年9月，经山东省人民政府批准，将重山、北河东、圈里、葛墟、潘家沟、贾家庄子等6个村划入蒙阴县，把原17个区61个乡（镇）调整为7镇21乡。
1990年，全县设界湖、岸堤、青驼、张庄、大庄、苏村、铜井7镇，朱家里庄、依汶、马牧池、中高湖、代庄、孙祖、双堠、南石门、砖埠、高里、葛沟、杨家坡、河阳、辛集、库沟、蒲汪、大王庄、湖头、东张家哨、鲁家庄、独树21乡，辖978个行政村。
1994年11月，葛沟、砖埠、辛集、湖头、蒲汪5乡撤乡设镇。1996年12月，孙祖、杨家坡2乡撤乡设镇。1997年12月，双堠撤乡设镇。1999年，全县设15镇13乡978个行政村。
2001年1月12日，沂南县区划由原来的15镇13乡合并为15个镇2个乡。具体情况是：张庄镇、苏村镇、葛沟镇、杨家坡镇、砖埠镇、马牧池乡原行政区划保持不变，撤销11个乡镇，将独树乡合并到界湖镇，鲁家庄乡合并到铜井镇，朱家里庄乡合并到依汶乡，中高湖乡合并到岸堤镇，代庄乡合并到孙祖镇，南石门乡合并到双堠镇，高里乡合并到青驼镇，大王庄乡合并到蒲汪镇，东张家哨乡合并到湖头镇，库沟乡合并到辛集镇。
2003年3月，依汶乡撤乡设镇。全县辖16个镇1个乡，976个行政村两个居民委员会。2005年，根据临沂市委、市政府关于调整合并部分行政村规模的意见，结合各乡镇实际，将界湖镇大白石窝村等643个行政村合并为265个行政村，将铜井镇黄崖村等3个行政村更名，保留名称的332个行政村，规模调整后全县共有600个行政村（社区居委会）。
2008年，沂南县辖界湖、岸堤、孙祖、双堠、青驼、张庄、砖埠、葛沟、杨家坡、大庄、辛集、蒲汪、湖头、苏村、铜井、依汶等16个镇和马牧池乡，共有600个行政村（社区居委会）。2011年，葛沟镇经省政府批准整建制划入临沂市河东区管理。
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