伴随黄河三门峡水利枢纽工程的兴建，三门峡市应运而生。

为了支援三门峡水利工程建设，经中共河南省委、河南省人民委员会批准，中共洛阳地委于l956年4月在陕县会兴镇建立了三门峡工区，成立中共三门峡工区委员会和工区人民政府。三门峡工区辖黄底、院科、野鹿、会兴、磁钟、贾王庄、梁家渠，大安等8个乡，107个自然村，30950人。工区在人力、物力、财力等方面对三门峡工程的施工准备进行了有力支援，并为三门峡市的建立奠定了基础。

随着三门峡水利工程的即将开工，为工程建设服务的各种企业、商业、机关、事业部门也先后建立，三门峡工区人口剧增至7万多。为了保证三门峡工程顺利施工，更好地做好地方支援工作，1957年3月26日，国务院第43次会议决定，设立三门峡市(地级)。4月，中共河南省委决定成立三门峡市政委员会，直属河南省人民委员会领导。三门峡工区人民政府随之撤销。5月11日，中共河南省委决定，成立中共三门峡市委员会，隶属河南省委领导，中共三门峡工区委员会同时撤销。7月11日，中共中央批准，黄河三门峡工程局局长刘子厚兼任中共三门峡市委第一书记。新建立的三门峡市行政区域为原工区所辖区域。为了保障新建市的蔬菜、副食品供应，支援水利枢纽工程建设，市委又设立了三门峡市郊区委员会和郊区人民政府，下辖8个乡。后经国务院批准，陕县菜园、东凡的19个村划归三门峡市。

1958年4月，中共三门峡市第一届委员会召开，大会选举张海峰为市委第一书记。5月，三门峡市第一届人民代表大会召开，大会选举刘莱为三门峡市市长。12月8日，经国务院批准，三门峡市划归洛阳专区代管。1959年6月，为了统一规划，有利于生产建设和加强领导，中共河南省委决定，将陕县划归三门峡市。同年11月，根据省、地委指示精神，撤销陕县建制，该县下辖的8个人民公社统归三门峡市领导，县直各部门与三门峡市各部门对口合并。1960年2 月，市人民委员会决定，原陕县各公社编入三门峡市郊区。

三门峡市建市后，本着“服务于水利枢纽工程建设”的方针，开始市政建设，拟定城市规划。建设了东至会兴车站，西至上官村，南至南涧河，北至黄河岸的湖滨区。先后修建了黄河路、建设路、和平路、公园路、大岭路、陕州路、六峰路、建干路、陕源路、上阳路、茅津路等11条市区道路，并进行了城市绿化和其他基础设施建设。国家和地方加大投资力度，地方工业得到较快发展，相继建立了钢铁、炼铝、煤炭、机械、建材等工业，交通运输、邮电、财贸等事业也有很大发展。

1961年1月，党的八届九中全会召开，决定对国民经济实行“调整、巩固、充实、提高”的八字方针。在这个大背景下，10月，经河南省委批准，恢复原陕县建制，三门峡市降为县级市，均隶属洛阳地委领导。行政区域划分基本上按照1959年市、县合并前各自所辖的范围。市、县分家后，三门峡市辖市区及崖底、交口、会兴、磁钟、高庙5个郊区公社。随着20世纪60年代中期一批“小三线”项目落户三门峡地区，一个集水电、矿山、机械、精密量仪、纺织印染、有色金属和食品等工业门类较为齐全的豫西新城工业城市逐步形成。

1986年1月18日，经国务院批准，洛阳地区撤销，三门峡升为地级市。渑池、陕县、灵宝、卢氏4县划归三门峡市管辖，义马市（县级市）由三门峡市代管。灵宝县于1993年5月撤县设市，陕县于2015年2月撤县设区。