Sau năm 1975, thị xã Cam Ranh hợp nhất với hai tỉnh Khánh Hòa và Phú Yên thành tỉnh Phú Khánh. Lúc này, thị xã Cam Ranh hợp nhất với quận Cam Lâm thành huyện Cam Ranh thuộc tỉnh Phú Khánh.
Ngày 10 tháng 3 năm 1977, Hội đồng Chính phủ ban hành Quyết định 49-CP sáp nhập huyện Khánh Sơn vào huyện Cam Ranh[7].
Huyện Cam Ranh gồm 22 xã: Ba Cụm, Cam An, Cam Bình, Cam Đức, Cam Hải, Cam Hiệp, Cam Hòa, Cam Lập, Cam Linh, Cam Lộc, Cam Lợi, Cam Nghĩa, Cam Phúc, Cam Phước, Cam Tân, Cam Thành, Cam Thịnh, Cam Thuận, Sơn Hiệp, Sơn Tân, Thành Sơn và Trung Hạp.
Ngày 23 tháng 10 năm 1978, hợp nhất 4 xã: Cam Linh, Cam Lộc, Cam Lợi, Cam Thuận thành thị trấn Ba Ngòi (thị trấn huyện lỵ huyện Cam Ranh).[8]
Ngày 30 tháng 9 năm 1981[9]:
- Chia xã Cam Thành thành 2 xã: Cam Thành Bắc và Cam Thành Nam
- Chia xã Cam Phúc thành 2 xã: Cam Phúc Bắc và Cam Phúc Nam.
Ngày 27 tháng 6 năm 1985, tách 4 xã: Ba Cụm, Sơn Hiệp, Thành Sơn và Trung Hạp để tái lập huyện Khánh Sơn[10].
Huyện Cam Ranh còn lại thị trấn Ba Ngòi và 16 xã: Cam An, Cam Bình, Cam Đức, Cam Hải, Cam Hiệp, Cam Hòa, Cam Lập, Cam Nghĩa, Cam Phúc Bắc, Cam Phúc Nam, Cam Phước, Cam Tân, Cam Thành Bắc, Cam Thành Nam, Cam Thịnh, Sơn Tân.
Ngày 13 tháng 9 năm 1985[11]:
- Chia xã Cam An thành 2 xã: Cam An Bắc và xã Cam An Nam
- Chia xã Cam Phước thành 2 xã: Cam Phước Đông và Cam Phước Tây
- Chia xã Cam Thịnh thành 2 xã: Cam Thịnh Đông và xã Cam Thịnh Tây
- Chia xã Cam Hải thành 2 xã: Cam Hải Đông và Cam Hải Tây.
Ngày 16 tháng 4 năm 1988, chia xã Cam Hiệp thành 2 xã: Cam Hiệp Nam và Cam Hiệp Bắc[12].
Ngày 30 tháng 6 năm 1989, tỉnh Khánh Hòa được tái lập từ tỉnh Phú Khánh, huyện Cam Ranh thuộc tỉnh Khánh Hòa[13].
Tính đến cuối năm 1999, huyện Cam Ranh có 22 đơn vị hành chính gồm thị trấn Ba Ngòi và 21 xã: Cam An Bắc, Cam An Nam, Cam Bình, Cam Đức, Cam Hải Đông, Cam Hải Tây, Cam Hiệp Bắc, Cam Hiệp Nam, Cam Hòa, Cam Lập, Cam Nghĩa, Cam Phúc Bắc, Cam Phúc Nam, Cam Phước Đông, Cam Phước Tây, Cam Tân, Cam Thành Bắc, Cam Thành Nam, Cam Thịnh Đông, Cam Thịnh Tây, Sơn Tân.
Ngày 7 tháng 7 năm 2000, Chính phủ ban hành Nghị định 21/2000/NĐ-CP về việc thành lập thị xã Cam Ranh thuộc tỉnh Khánh Hòa[1]. Theo đó:
- Thành lập thị xã Cam Ranh lên cơ sở toàn bộ diện tích và dân số của huyện Cam Ranh.
- Thành lập 6 phường: Ba Ngòi, Cam Linh, Cam Lộc, Cam Lợi, Cam Phú và Cam Thuận lên cơ sở giải thể thị trấn Ba Ngòi.
- Chuyển 3 xã: Cam Nghĩa, Cam Phúc Bắc và Cam Phúc Nam thành 3 phường có tên tương ứng.
Sau khi thành lập, thị xã Cam Ranh có 68.435 ha diện tích tự nhiên và 191.066 nhân khẩu với 27 đơn vị hành chính trực thuộc, gồm 9 phường: Ba Ngòi, Cam Linh, Cam Lộc, Cam Lợi, Cam Nghĩa, Cam Phú, Cam Phúc Nam, Cam Phúc Bắc, Cam Thuận và 18 xã: Cam Bình, Cam Lập, Cam Phước Đông, Cam Thành Nam, Cam Thịnh Đông, Cam Thịnh Tây, Cam Tân, Cam Hòa, Sơn Tân, Cam Hải Tây, Cam Đức, Cam Hiệp Bắc, Cam Hiệp Nam, Cam Thành Bắc, Cam An Bắc, Cam An Nam, Cam Phước Tây, Cam Hải Đông
Ngày 11 tháng 4 năm 2007, tách 12 xã: Cam Tân, Cam Hòa, Sơn Tân, Cam Hải Tây, Cam Đức, Cam Hiệp Bắc, Cam Hiệp Nam, Cam Thành Bắc, Cam An Bắc, Cam An Nam, Cam Phước Tây và Cam Hải Đông của thị xã Cam Ranh để thành lập huyện Cam Lâm[14].
Ngày 3 tháng 6 năm 2009, thị xã Cam Ranh được công nhận là đô thị loại III[15].
Ngày 23 tháng 12 năm 2010, Chính phủ ban hành Nghị quyết 65/NQ-CP thành lập thành phố Cam Ranh lên cơ sở toàn bộ diện tích và dân số của thị xã Cam Ranh[2]. Thành phố Cam Ranh có 9 phường và 6 xã trực thuộc.