1949年5月大同解放后，初期市郊及邻近厂矿、村庄分属一、二、三、四、五区和矿区管辖。1952年改为城区、口泉区、郊区管辖。1958年后，又分属城区、口泉区、郊区、古城区、怀仁区、云冈区管辖。
1966年5月，成立大同市郊区，以市级农业系统各局和城区、口泉区的农村部分为行政区域。1970年10月，撤销郊区，成立南郊区。因区政府驻地在大同市西南，且辖区土地又以市郊南部为最广，故名南郊区。
1984年，南郊区将15个公社改为3个镇、12个乡。
1996年，全区人口约23万人。辖3个镇、12个乡：云冈镇、高山镇、古店镇、北村乡、西万庄乡、西韩岭乡、马军营乡、平旺乡、赵家小村乡、城关乡、口泉乡、峰子涧乡、鸦儿崖乡、水泊寺乡、小南头乡。区政府驻口泉乡。
2000年第五次人口普查，南郊区常住总人口422517人，其中，古店镇16500人，高山镇18339人，云冈镇34597人，口泉乡18501人，城关乡42518人，水泊寺乡45325人，小南头乡18606人，北村乡9375人，马军营乡84731人，西韩岭乡19945人，平旺乡35101人，赵家小村乡27238人，西万庄乡14312人，鸦儿崖乡14093人，峰子涧乡23336人。
2001年，高山镇、峰子涧乡合并设立高山镇；水泊寺乡、小南头乡合并设立水泊寺乡；口泉乡12个村、赵家小村乡、西万庄乡合并设立口泉乡；西韩岭乡、北村乡合并设立西韩岭乡；平旺乡、口泉乡的4个村合并设立平旺乡；城关乡更名为新旺乡。区划调整后，全区辖3个镇、7个乡：古店镇、高山镇、云冈镇、口泉乡、新旺乡、水泊寺乡、马军营乡、西韩岭乡、平旺乡、鸦儿崖乡。
2010年第六次人口普查，南郊区常住总人口405864人，其中，古店镇15444人，高山镇13887人，云冈镇19766人，口泉乡57048人，新旺乡40734人，水泊寺乡82358人，马军营乡95867人，西韩岭乡29833人，平旺乡42220人，鸦儿崖乡8707人。
2015年末，南郊区辖3个镇、7个乡（合计10个），190个村委会。