Thực hiện chủ trương của Đảng và Nhà nước về việc phân bổ dân cư, thành lập các vùng kinh tế mới, trong hai năm 1975 và 1976, huyện Đồng Xoài đã tiếp nhận 06 đợt di dân đi xây dựng kinh tế mới từ Thành phố Hồ Chí Minh với tổng số 25.000 người, được bố trí sống dọc theo hai trục lộ đường Quốc lộ 14 và đường số 2 (nay là đường ĐT 741) để thành lập các xã kinh tế mới là: Tân Hưng, Tân Lợi, Tân Hòa, Tân Lập và Tân Thành.
Để đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội, Hội đồng Chính phủ ban hành Quyết định số 55-CP, ngày 11/3/1977 về việc hợp nhất và điều chỉnh địa giới một số huyện thuộc tỉnh Sông Bé, theo đó, hợp nhất huyện Đồng Xoài và huyện Phú Giáo thành một huyện lấy tên là huyện Đồng Phú. Thực hiện chỉ đạo của tỉnh Sông Bé, huyện Đồng Phú tiến hành sáp nhập một số xã để thành lập đơn vị hành chính mới, theo đó 03 xã: Tân Phú, Tân Phước và Đồng Tâm được hợp nhất thành xã Đồng Xoài; 03 xã: Thuận Lợi, Đồng Tiến và Đức Phú hợp nhất thành xã Phú Riềng. Các xã còn lại của huyện Đồng Xoài được giữ nguyên tên gọi và thuộc đơn vị hành chính cơ sở của huyện Đồng Phú.
Một góc thành phố Đồng Xoài (ảnh Phú Qúy)
Đầu năm 1978, huyện Đồng Phú tiếp nhận 823 người dân huyện Thái Thụy, tỉnh Thái Bình đi xây dựng kinh tế mới, huyện đã phân bổ số dân cư này và thành lập 02 Hợp tác xã là Thái Nguyên và Thái Thọ. Đến tháng 3/1978, huyện Đồng Phú lại tiếp nhận thêm 50 hộ với 300 người dân huyện Thái Thụy đi xây dựng kinh tế mới, huyện tổ chức để số dân cư này sống xen kẽ tại xã Tân Hưng.
Ngoài việc tiếp nhận dân di cư đi xây dựng kinh tế mới theo chủ trương của Đảng và Nhà nước, trong thời gian cuối năm 1976 đến đầu năm 1977, huyện Đồng Phú còn tiếp nhận thêm 5.588 người dân tự di chuyển từ nơi khác trong cả nước đến sinh sống trên địa bàn (trong đó, có các xã thuộc khu vực Đồng Xoài ngày nay).
Ngày 01/8/1994, thực hiện Nghị định số 77/1994/NĐ-CP của Chính phủ về việc thành lập thị trấn Đồng Xoài và điều chỉnh địa giới hành chính các xã thuộc các huyện Bù Đăng, Đồng Phú, Bến Cát, Thuận An, Tân Uyên (thuộc tỉnh Sông Bé), theo đó xã Đồng Xoài được nâng cấp thành thị trấn Đồng Xoài và trở thành trung tâm hành chính của huyện Đồng Phú.
Đến ngày 06/11/1996, kỳ họp thứ 10 Quốc hội (khóa IX) quyết định điều chỉnh địa giới hành chính một số tỉnh. Trong đó, tỉnh Sông Bé được tách thành hai tỉnh là Bình Phước và Bình Dương. Tỉnh Bình Phước được tái lập bao gồm 05 huyện phía bắc thuộc tỉnh Sông Bé cũ: Đồng Phú, Bình Long, Lộc Ninh, Bù Đăng và Phước Long và thị trấn Đồng Xoài, huyện Đồng Phú được chọn làm Trung tâm tỉnh lỵ của tỉnh Bình Phước.
Ngày 01/9/1999, Chính phủ ban hành Nghị định 90/1999/NĐ-CP về việc thành lập thị xã Đồng Xoài. Ngày 01 tháng 01 năm 2000, thị xã Đồng Xoài chính thức đi vào hoạt động theo cơ cấu đơn vị hành chính mới và thị xã Đồng Xoài là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa của tỉnh Bình Phước. Với diện tích tự nhiên là 16.957 ha và 50.758 nhân khẩu, gồm 07 đơn vị hành chính cấp xã (các phường: Tân Đồng, Tân Xuân, Tân Bình, Tân Phú và các xã Tiến Thành, Tân Thành, Tiến Hưng).
Đến ngày 16/10/2018, Ủy ban Thường vụ Quốc hội (khóa XIV) ban hành Nghị quyết 587/NQ - UBTVQH14 về việc thành lập thành phố Đồng Xoài trực thuộc tỉnh Bình Phước. Đến tháng 3/2019, thành phố Đồng Xoài có 08 đơn vị hành chính cấp xã, gồm 06 phường: Tân Xuân, Tân Thiện, Tân Bình, Tân Phú, Tân Đồng, Tiến Thành và 02 xã: Tiến Hưng, Tân Thành.
Trải qua hàng trăm năm lịch sử, từ một vùng đất hoang vu, đầy thú dữ, đến nay, Đồng Xoài đã vươn lên mạnh mẽ, vững mạnh cả về kinh tế, chính trị, văn hóa, xã hội, quốc phòng, an ninh và trở thành trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa của tỉnh Bình Phước.
