1906年10月，山西第一條鐵路正太線（1940年改名為石太線）通過境內，并設立陽泉站。
1947年5月2日陽泉解放，同年5月4日，建立陽泉市，屬晉察冀邊區二專區。
后華北人民政府成立，劃歸華北政府管轄。
1949年1月，陽泉市歸屬河北省石家莊市代管。
1949年9月，陽泉市歸屬山西省直轄，更名為陽泉工礦區，級別為縣級，歸屬山西省榆次專區。
1950年2月，陽泉工礦區復名陽泉市，級別為地級，歸屬山西省直轄。
1958年8月，平定縣劃歸陽泉市，陽泉市歸屬榆次專署管轄，同年11月10日，昔陽縣、盂縣劃歸陽泉市。
1959年6月，昔陽縣、盂縣從陽泉市分出，歸回晉中專員公署管轄。
1961年4月，平定縣也從陽泉市分出，歸回晉中專員公署管轄。
1961年12月，陽泉市復屬山西省直轄。
1970年3月，陽泉市再次劃歸晉中地區。
1972年3月，陽泉市又歸屬省直轄。
1983年7月，平定、盂縣劃歸陽泉市。
至2021年底，轄三區（城區、礦區、郊區）、兩縣（平定縣、盂縣）。