Площадь территории района (административно-территориальной единицы) — 4992.27 км² (с Бисертским ГО); муниципального района (муниципального образования) — 3703,27 км²[4][9],.
22 апреля 1937 года вышло Постановление Президиума облисполкома № 2284 об отнесении пос. при Верхнесергинском заводе к разряду рабочих посёлков с присвоением наименования Верхние Серги. Постановлением ВЦИК от 8 января 1938 года населённый пункт был в рабочий посёлок преобразован.
16 ноября 1938 года населённый пункт Дружинино был преобразован в рабочий посёлок.
9 июля 1939 года:
из Нижнесергинского поссовета были перечислены в Накоряковский сельсовет пос. Малиновского, Платиновского, Сикильдского и Точковского лесных участков; в Половинский — пос. Губняевская Ферма, ж.д. казарма 292 км и пос. Собаровского лесоучастка; в Аракаевский — пос. Губаевского и Полуденного лесных участков;
пос. ж.д. ст. Нижние Серги, Нижнесергинского курорта и Нижнебардымских угольных печей были включены в состав рабочего посёлка, а пос. Верхнебардымских угольных печей, фермы Нижнесергинского курорта, ж.д. казарма 273 км и Буйского лесного кордона подчинены в административном отношении Нижнесергинскому поссовету.
27 августа населённые пункты Николаевка, Микарушино, Маниска, Косолапова и Пальниково были переданы из Михайловского сельсовета в административное подчинение Аюшинского сельсовета Нязепетровского района Челябинской области.
7 августа 1940 года населённые пункты Андреевская заимка, Ревдельский кордон, Ревдельский сенопункт, пос. лесоучастков Верхнебардымский, Светлое озеро и Ястребок были перечислены из Нижнесергинского и Верхнесергинского поссоветов в Аракаевский сельсовет.
7 декабря с. Гробово было переименовано в Первомайское и Гробовский сельсовет — в Первомайский.
16 апреля 1941 года населённые пункты Бердяшка Поташкинского сельсовета и Красная Бердяшка Берёзовского сельсовета Артинского района были перечислены в Тюльгашский сельсовет Нижнесергинского района.
Указами Президиума ВС РСФСР от 18 июня, 26 июня и 6 июля населённый пункт при Михайловском заводе был отнесён к категории рабочих посёлков с присвоением наименования Михайловский. В черту рабочего посёлка были включены селение Вороново и пос. Новый.
27 ноября 1942 года населённый пункт Тагильский Кордон был подчинён Басьяновскому поссовету.
Указами Президиума ВС РСФСР от 2, 9, 16 октября и 13 ноября населённый пункт при Бисертском машиностроительном заводе был отнесён к категории рабочих посёлков с присвоением наименования Бисерть.
2 ноября 1945 года из Нижнесергинского был выделен Бисертский район, в состав которого вошли рп Бисерть и Васькинский, Киргишанский, Накоряковский, Старобухаровский и Талицкий сельсоветы.
23 декабря 1949 года пос. ж.д. ст. Михайловский завод был перечислен из Аракаевского сельсовета в административное подчинение Михайловского поссовета.
28 июня 1954 года пос. фермы № 1 конезавода «Красноармеец» был перечислен из состава Тюльгашинского сельсовета в Шокуровский сельсовет, Половинский сельсовет был объединён с Аракаевским.
23 января 1956 года населённые пункты Русская Шарама и Татарская Шарама были перечислены из Уфимского сельсовета в Уфа-Шигиринский.
8 марта был образован Акбашский сельсовет, в состав которого вошли д. Акбаш (центр) и лесокордон Бигильдяш из Уфимского сельсовета; д. Перепряжка, заимка Шарама и лесокордон Майдала из Шокуровского сельсовета.
9 марта 1959 года Бисертский район был объединён с Нижнесергинским.
13 мая д. Ольховка Киселёвского сельсовета, Сажина и Половинка Кленовского сельсовета Нижнесергинского района были переданы в состав Тюшинского сельсовета Ачитского района.
13 января 1960 года Первомайский сельсовет был присоединён к Дружининскому поссовету.
11 марта Киселёвский сельсовет был объединён с Кленовским.
25 ноября:
Акбашский сельсовет был упразднён; населённые пункты Акбаш, Майдала и Шарама были переданы в Уфа-Шигиринский сельсовет, д. Перепряжка в Шокуровский сельсовет;
центр Уфа-Шигиринского сельсовета перенесен в с. Шарама, Уфа-Шигиринский сельсовет переименован в Шараминский;
Уфимский сельсовет был объединён с Михайловским поссоветом, с. Уфимка было включено в черту рп Михайловского;
д. Половинка была передана из Аракаевского сельсовета в административно-территориальное подчинение Нижнесергинского горсовета.
9 января 1961 года рп Михайловский был преобразован в город районного подчинения и переименован Михайловск.
13 января Первомайский сельсовет был объединён с Дружининским поссоветом.
7 декабря 1962 года д. Овиновка была перечислена из Накоряковского сельсовета в Кленовский.
1 февраля 1963 года город Нижние Серги был отнесён к категории городов областного подчинения. Аракаевский, Киргишанский, Кленовский, Накоряковский, Старобухаровский, Талицкий, Тюльгашский, Шараминский и Шокуровский сельсоветы были переданы в состав Свердловского сельского района.
13 января 1965 года Нижнесергинский район был восстановлен и город Нижние Серги переведён в категорию городов областного подчинения.
22 ноября 1966 года были переименованы пос. подсобного хозяйства Нижнесергинского курорта — в пос. Кургатский; пос. бригады отделения № 6 Михайловского совхоза — в пос. Демидский; пос. отделения № 3 Дружининского совхоза — в пос. Цыбиха; пос. отделения № 2 Дружининского совхоза — в пос. Лазоревый[10][11][11].
13 ноября 1975 года Кленовский сельсовет был переименовать в Кленовской.
30 декабря 1976 года были упразднены пос. Демидский Нижнесергинского горсовета, пос. Шаньгино Бисертского поссовета; пос. Цыбиха Верхнесергинского поссовета; д. Контуговка, Морозова(о), Овиновка, Красный Яр Кленовского сельсовета; д. Русинова(о) Накоряковского сельсовета; пос. Ольховский Талицкого сельсовета; д. Алабушка, Сказ, пос. Цыпышевка Тюльгашского сельсовета; пос. Ольховка Шараминского сельсовета.
9 февраля 1977 года были уточнены как правильные наименования: пос. Хомутовка (вместо пос. Хомутовка 2-я) Дружининского поссовета, д. Васькино (вместо д. Васькина(о)) Накоряковского сельсовета, д. Уразаево (вместо д. Уразаева(о)) Старобухаровского сельсовета, д. Контуганово (вместо д. Контуганова(о)) Талицкого сельсовета, д. Самодумовка (вместо д. Верхний Сказ (Самодумовка)) Тюльгашского сельсовета, д. Урмикеево (вместо д. Урмикеева(о)) Шараминского сельсовета.
23 февраля 1977 года было составлено описание городской черты у Нижних Сергов и Михайловска.
1 апреля были объединены:
в Киргишанском сельсовете пос. ж.д. рзд Киргишаны с с. Киргишаны;
в Кленовском сельсовете пос. Кленовский с с. Кленовским.
1 апреля 1977 года было уточнено как правильное наименование Кленовский сельсовет.
23 мая 1978 года Шараминский сельсовет был разделён на Акбашский и Урмикеевский. В Акбашский сельсовет вошли: д. Акбаш (центр) и с. Шарама, в Урмикеевский д. Урмикеево (центр) и Уфа-Шигири.
19 декабря 1991 года граница Артинского лесхоза была приведена в соответствие с административными границами районов.
Муниципальные образования
29 октября 1995 года по итогам местного референдума было создано Нижнесергинскоемуниципальное образование со статусом района, в которое не вошёл пгт Бисерть, образовавший с прилегающими населёнными пунктами отдельное муниципальное образование — Бисертское (со статусом посёлка). 10 ноября 1996 года муниципальные образования были включены в областной реестр[12].
Бисертское муниципальное образование было наделено статусом городского округа[16] муниципальное образование Бисертское наделено статусом городского округа.
С 1 января 2006 года были утверждены наименования Нижнесергинский муниципальный район[17] и Бисертский городской округ[18].
Нижнесергинский район является единственным районом Свердловской области, в составе которого находится более двух городских населённых пунктов.
До 1 октября 2017 года в район входили 45 населённых пунктов и делились на 13 сельсоветов, 2 города (с подчинёнными сельскими населёнными пунктами) и 4 рабочих посёлка (3 с подчинёнными сельскими населёнными пунктами), с точки организации местного самоуправления 2 сельских населённых пункта относились к городскому округу Первоуральску, с 1 октября эти населённые пункты были переданы в город Первоуральск как административно-территориальную единицу, соответствующую категории города областного подчинения[36][37][38].
В апреле 2023 года был внесён законопроект об образовании посёлка городского типа с предполагаемым наименованием Новые Серги[39]. Населенный пункт был образован 23 мая 2023 года[40]. В августе 2023 года наименование посёлка одобрено правительством Свердловской области[41].
Административно-территориальное устройство до 1.10.2017
Административно-территориальное устройство района до 1.10.2017
С 1 октября 2017 года Дидино и Ильмовка были переданы, согласно их муниципальной принадлежности, в город Первоуральск (административно-территориальную единицу, соответствующую категории города областного подчинения), а статус рабочих посёлков упразднён при сохранении статуса посёлков городского типа[38].
Упразднённые населённые пункты
27 ноября 2001 года были упразднены посёлки Кургатский и Ревдель[48] (находившиеся в подчинении города Нижние Серги, то есть входившие в Нижнесергинский горсовет[47].
