1987年1月23日，国务院批准广州市郊区更名为白云区。列入城区建制。全区面积1042.7平方千米，户籍人口64.19万人。
1996年，白云区面积1042.7平方千米，人口约76.8万人，其中农业人口44.9万人。辖5个街道、15个镇：三元里街道、景泰街道、同德街道、矿泉街道、松洲街道、江高镇、石井镇、太和镇、蚌湖镇、雅瑶镇、萝岗镇、九佛镇、新市镇、良田镇、同和镇、龙归镇、人和镇、神山镇、竹料镇、钟落潭镇。区府驻广园中路。
1999年8月，将新市镇的江夏村、陈田村划出设立黄石街道。2000年4月，将新市镇的萧岗村、棠涌村划出设立新景街道，棠溪村、远景村划出设立棠景街道。
2000年第五次人口普查，白云区总人口1748722人，其中：三元里街道84449人，矿泉街道69921人，景泰街道85385人，松洲街道93911人，同德街道65966人，黄石街道43388人，棠景街道91653人，新景街道97211人，萝岗镇65722人，新市镇127954人，石井镇199588人，龙归镇44930人，人和镇85300人，蚌湖镇26954人，江高镇91698人，神山镇44875人，雅瑶镇16137人，太和镇67077人，竹料镇52189人，良田镇31379人，钟落潭镇50864人，九佛镇36227人，同和镇175944人。
2001年6月，撤销同和镇，设立同和街道、京溪街道、永平街道。2001年10月，将白云区石井镇的西郊村、松洲街道的河沙村、坦尾村划归荔湾区管辖。2002年4月，撤销新市镇，设立嘉禾街道；撤销石井镇，设立石井街道。
2002年7月，将白云区的雅瑶镇划归花都区管辖；撤销蚌湖镇，并入人和镇；将石井街道的槎龙村、马务村、小坪村分别划归松洲街道、黄石街道、新景街道管辖；将嘉禾街道部分区域划出设立均禾街道；将石井街道部分区域划出设立金沙街道。2002年末，白云区辖矿泉、松洲、景泰、同德、黄石、棠景、新景、三元里、同和、京溪、永平、均禾、金沙、石井、嘉禾15个街道和人和、龙归、竹料、太和、九佛、萝岗、神山、江高、良田、钟落潭10个镇。
2003年3月，撤销萝岗镇，设立萝岗街道（穗府函[2003]169号，同年改由广州经济技术开发区管理）。2003年6月，新景街道更名为新市街道。2003年12月19日，正式将太和镇八斗村划归广州经济技术开发区管理。2004年6月7日，撤销神山镇，将其行政区域并入江高镇；撤销龙归镇，将其行政区域并入太和镇；撤销九佛镇、竹料镇、良田镇，将其行政区域并入钟落潭镇；人和镇的现行建制保持不变。至此，白云区辖15个街道、5个镇：矿泉街道、三元里街道、松洲街道、景泰街道、同德街道、黄石街道、棠景街道、新市街道、同和街道、京溪街道、永平街道、嘉禾街道 、均禾街道、石井街道、金沙街道、人和镇、太和镇、钟落潭镇、萝岗镇（已批复撤镇改街道）、江高镇。
2005年4月28日，国务院批准（国函[2005]35号）同意将白云区的矿泉街道划归越秀区管辖；将白云区的萝岗街道，钟落潭镇的九佛、穗北2个居委会和红卫、凤尾、浦心、蟹庄、枫下、佛郎、燕塘、莲塘、山龙、重岗、黄田、何棠下、迳下、长庚14个村（本站注：即九佛片，原九佛镇）划归萝岗区管辖。
2008年末，白云区面积795.79平方千米，户籍总人口789855人。2009年末，白云区辖14个街道、4个镇，245个居委会、118个行政村。区政府驻广园中路238号。
2010年第六次人口普查，白云区常住总人口2223150人，其中：三元里街道100149人，松洲街道106274人，景泰街道82226人，同德街道105310人，黄石街道117339人，棠景街道89895人，新市街道152292人，同和街道89362人，京溪街道91970人，永平街道124000人，嘉禾街道87696人，均禾街道124909人，石井街道209022人，金沙街道52657人，人和镇127795人，太和镇208589人，钟落潭镇192322人，江高镇161343人。
2011年末，白云区户籍人口84.35万人，居住半年以上流动人口124.44万人。辖松洲、景泰、同德、黄石、棠景、新市、三元里、同和、京溪、永平、均禾、金沙、石井、嘉禾14个街道和人和、太和、江高、钟落潭4个镇，共有251个社区、118个行政村。
2013年，广州市政府（穗府函[2013]138号）批准白云区设立云城、鹤龙、白云湖、石门4个街道。将新市街道“一分为二”，增设云城街道；将石井街道 “一拆为三”，增设白云湖街道和石门街道；将均禾街道、嘉禾街道“二变为三”，增设鹤龙街道。具体为：将新市街道的萧岗南、萧岗北、萧岗花园、明珠、齐富、连元桥6个社区划出设立云城街道，办事处驻齐富路88号；将嘉禾街道的鹤南、鹤边、鹤北、时代玫瑰园、金碧雅苑、乐得、二矿、员村、黄边、尹边、彭上、彭西12个社区划出设立鹤龙街道，办事处驻鹤龙一路583号（原嘉禾街道办事处驻地）；将石井街道的夏茅富民、夏茅利民、兵房、大朗、大朗货场、环滘、大冈、唐阁、龙湖9个社区划出设立白云湖街道，办事处驻夏花一路2至20号；将石井街道的红星亭岗、红星联兴、滘心、朝阳、鸦岗南、鸦岗北6个社区划出设立石门街道，办事处驻石沙路288号；将均禾街道的新村、科甲、长湴、双和、太和5个社区划归嘉禾街道管辖。区划调整后，新市街道辖棠涌、大埔、新街、阳光美居、松园岭、紫荆、汇侨南、汇侨北、南航新村、小坪、松柏苑等社区；石井街道辖石井、兴隆、马岗、新庄、潭村、凰岗、张村、庆丰、金碧新城9个社区；均禾街道辖罗南、罗岗、清湖南、清湖北、平沙南、平沙北、富力城花园第一、富力城花园第二、均禾、石马鸿图、石马西桥、石马德圣12个社区；嘉禾街道管辖嘉禾、望南、望北、西岭、新村、科甲、长湴、双和、太和9个社区。2014年2月28日，新设立的4个街道办事处正式挂牌成立。