中华人民共和国成立后，今楚雄州境内分属滇西人民行政专员公署和滇北人民行政专员公署，后又分置楚雄、武定2个专区。1950年设楚雄专区，专署驻楚雄县，辖楚雄（驻鹿城镇）、牟定（驻共和镇）、盐兴（驻黑井镇）、广通（驻敦仁镇）、禄丰（驻金山镇）、双柏（驻云龙镇）、镇南（驻龙川镇）、姚安（驻栋川镇）、盐丰（驻石羊镇）、大姚（驻金碧镇）、永仁（驻永定镇）等11县。1950年设武定专区，专署驻武定县，辖武定（近城镇）、昆明（昆明市）、安宁（连然镇）、罗次（碧城镇）、富民（永定）、禄劝（屏山镇）、元谋（元马镇）等7县。1951年2月1日，西南军政委员会批准：武定专区的昆明县划归昆明市；武定专区辖6县。

1953年原武定专区所属武定（驻近城镇）、禄劝（驻屏山镇）、富民（驻永定镇）、安宁（驻连然镇）、罗次（驻碧城镇）、元谋（驻元马镇）6县划入楚雄专区。广通县驻地迁一平浪。楚雄专区辖楚雄、镇南、牟定、姚安、大姚、盐丰、永仁、元谋、武定、罗茨、禄丰、广通、盐兴、双柏、禄劝、富民、安宁17县。1954年6月30日，政务院批准：镇南县改称南华县（驻龙川镇）。

1956年11月16日，国务院全体会议第40次会议决定：撤销安宁县，将安宁县的行政区域全部划归昆明市。楚雄专区辖16县。

1957年10月18日，国务院批准全体会议第58次会议决定：设置楚雄彝族自治州，撤销楚雄专署。自治州的行政区域为原楚雄专区的楚雄、双柏、广通、盐兴、禄丰、富民、罗次、元谋、武定、禄劝、永仁、盐丰、大姚、姚安、南华、牟定等16县。自治州人民委员会驻楚雄县城。

1958年4月15日，楚雄彝族自治州正式成立。1958年4月4日，国务院全体会议第74次会议决定：撤销盐兴县，将原盐兴县的行政区域合并于广通县。1960年9月22日，国务院批准：将楚雄彝族自治州的富民县划归昆明市领导。1960年9月13日，国务院全体会议第103次会议通过：撤销南华县，将原南华县的行政区域并归楚雄县（1958年10月20日撤并）；撤销罗次、广通2县，将原罗次、广通2县的行政区域并归禄丰县（1958年10月8日撤并）；撤销永仁、盐丰、姚安3县，将原永仁、盐丰、姚安3县的行政区域并归大姚县（1958年10月15日撤并）。