1906年10月，山西第一条铁路正太线（1940年改名为石太线）通过境内，并设立阳泉站。
1947年5月2日阳泉解放，同年5月4日，建立阳泉市，属晋察冀边区二专区。
后华北人民政府成立，划归华北政府管辖。
1949年1月，阳泉市归属河北省石家庄市代管。
1949年9月，阳泉市归属山西省直辖，更名为阳泉工矿区，级别为县级，归属山西省榆次专区。
1950年2月，阳泉工矿区复名阳泉市，级别为地级，归属山西省直辖。
1958年8月，平定县划归阳泉市，阳泉市归属榆次专署管辖，同年11月10日，昔阳县、盂县划归阳泉市。
1959年6月，昔阳县、盂县从阳泉市分出，归回晋中专员公署管辖。
1961年4月，平定县也从阳泉市分出，归回晋中专员公署管辖。
1961年12月，阳泉市复属山西省直辖。
1970年3月，阳泉市再次划归晋中地区。
1972年3月，阳泉市又归属省直辖。
1983年7月，平定、盂县划归阳泉市。
至2021年底，辖三区（城区、矿区、郊区）、两县（平定县、盂县）。