解放初期为第三区，1955年更名云龙区。
2000年4月2日，徐州市人民政府批准撤销云龙区狮子山乡设立街道办事处：（1）撤销狮子山乡，将狮子山乡原辖的店子村整建制设立新店子街道办事处，另将原黄山街道办事处所辖的坝山居委会划给新店子街道办事处。（2）将狮子山乡原辖的乔家湖村、长山村、土山寺村3个村委会整建制设立翠屏山街道办事处。（3）将狮子山乡原辖的上河头村、下河头村、李庄村3个村委会整建制设立大郭庄街道办事处。
2000年第五次人口普查，云龙区总人口220217人，其中（11个街道）：翠屏山街道6920人，大郭庄街道7226人，新店子街道14093人，黄山街道19456人，骆驼山街道34152人，铜山街道19382人，子房街道16445人，天桥街道29811人，青年街道15895人，新生街道25902人，彭城街道30935人。
2004年，根据《江苏省政府关于同意徐州市泉山区潘塘街道办事处划归云龙区管辖的批复》（苏政复[2004]55号）精神，徐州市政府同意将泉山区潘塘街道办事处（实际由徐州市城南开发区管理）划归云龙区管辖。调整后，云龙区行政区域面积115平方千米，人口28.4万人，辖12个街道办事处；泉山区行政区域面积65.7平方千米，人口42.7万人，辖14个街道办事处。
2005年1月，徐州市政府批准对云龙区街道办事处进行调整： （1）将彭城、新生2个街道办事处合并为彭城街道办事处。区划调整后，彭城街道办事处辖莲花、石磊、云龙、晓光、户部山、建南、燎原、兴隆、新生、庆新10个社区居民委员会，面积2.01平方千米，人口7.1万人。 （2）将子房、铜山2个街道办事处合并为子房街道办事处。区划调整后，子房街道办事处辖津陇、子房、铁刹、圆梦、津浦、响山、建新、金狮8个社区居民委员会，面积3.79平方千米，人口3.6万人。 （3）将黄山、新店子2个街道办事处合并为黄山街道办事处。区划调整后，黄山街道办事处辖民安、民健、梅园、育园、黄山垅、民强、店子、坝山、工院9个社区居民委员会，面积8.4平方千米，人口2.8万人。 （4）将原食品城的区域范围划入大郭庄街道办事处。 （5）青年、天桥、骆驼山、翠屏山、潘塘街道办事处的名称和区域范围不变。
2009年末，云龙区总面积118平方千米、总人口30.29万人。（数据来源于《江苏省统计年鉴》）