Sau năm 1945, huyện Thanh Oai thuộc tỉnh Hà Đông, đến giữa năm 1965 thuộc tỉnh Hà Tây (1965 - 1975), tỉnh Hà Sơn Bình (1975 - 1978), tỉnh Hà Tây (1991 - 2008), Hà Nội (từ năm 2008 đến nay). Huyện Thanh Oai có 21 đơn vị hành chính trực thuộc là: thị trấn Kim Bài, các xã Bích Hòa, Bình Minh, Cao Dương, Cao Viên, Cự Khê, Dân Hòa, Đỗ Động, Hồng Dương, Kim An, Kim Thư, Liên Châu, Mỹ Hưng, Phương Trung, Tam Hưng, Tân Ước, Thanh Cao, Thanh Mai, Thanh Thùy, Thanh Văn, Xuân Dương