Sau Cách mạng tháng Tám 1945, Hòn Gai trở thành thị xã thủ phủ của vùng mỏ. Cuối năm 1946, người Pháp tái chiếm Hòn Gai. Sau hiệp định Gienève 1954, Hòn Gai trở thành thị xã thủ phủ của khu Hồng Quảng. Ngày 30 tháng 10 năm 1963, hợp nhất tỉnh Hải Ninh và khu Hồng Quảng thành tỉnh Quảng Ninh, từ đó Hòn Gai trở thành thủ phủ của tỉnh Quảng Ninh. Đồng thời mở rộng thị xã về phía Đông và phía Tây.
Ngày 27 tháng 12 năm 1993, Chính phủ bàn hành Nghị định số 102/CP, thành phố Hạ Long được chính thức thành lập trên cơ sở của thị xã Hòn Gai. Năm 2001, hai xã Việt Hưng và Đại Yên của huyện Hoành Bồ được sáp nhập về thành phố Hạ Long. Ngày 05 tháng 02 năm 2010, Chính phủ ban hành Nghị quyết 07/NQ-CP, thành lập các phường Đại Yên và Việt Hưng thuộc thành phố Hạ Long.