中华人民共和国成立后，分设楚雄、武定两个专区。1953年，两专区合并为楚雄专区，设楚雄、镇南、牟定、姚安、大姚、盐丰、永仁、元谋、武定、罗次、禄丰、广通、盐兴、双柏、禄劝、富民、安宁17县。1954年改镇南县为南华县。1957年划安宁县归昆明市。
1958年4月15日，楚雄彝族自治州正式成立。建州前夕并盐兴县入广通县。同年又合并楚雄、南华、牟定、双柏4县为楚雄县，合并姚安、大姚、盐丰、永仁4县为大姚县，合并罗次、禄丰、广通3县为禄丰县，合并武定、元谋2县为武定县，划富民县归昆明市。
1959～1961年间，先后恢复永仁、姚安、南华、双柏、牟定、元谋6县。1983年9月改楚雄县为楚雄市，10月划禄劝县归昆明市。至此，楚雄州形成设楚雄市和双柏、牟定、南华、姚安、大姚、永仁、元谋、武定、禄丰共9县1市的格局至今。