Chính quyền cách mạng, địa bàn Hương Sơ nằm trong xã Hương Lưu gồm 4 thôn: Tri Lễ, Bao Mỹ, Thạc Lại, Lễ Khê và xã Hương Điền gồm 4 thôn: Dương Xuân, Đốc Sơ, Đức Bưu, Thế Lại Hạ.
Đầu năm 1947, thành lập xã Hương Vĩnh trên cơ sở 7 thôn: Tri Lễ, Bao Mỹ, Thạc Lại, Lễ Khê, Dương Xuân, Đức Bưu, Thế Lại Hạ.
Ngày 11 tháng 9 năm 1981, Hội đồng Bộ trưởng ban hành Quyết định số 64-HĐBT[5] về việc sáp nhập xã Hương Sơ thuộc huyện Hương Điền vào thành phố Huế.
Ngày 27 tháng 3 năm 2007, Chính phủ ban hành Nghị định số 44/2007/NĐ-CP[1] về việc:
Thành lập phường An Hòa trên cơ sở điều chỉnh 447,49 ha diện tích tự nhiên và 9.224 nhân khẩu của xã Hương Sơ.
Thành lập phường Hương Sơ trên cơ sở toàn bộ 393,81 ha diện tích tự nhiên và 6.992 nhân khẩu còn lại của xã Hương Sơ.
Ngày 26 tháng 1 năm 2024, HĐND tỉnh Thừa Thiên Huế ban hành Nghị quyết số 19/NQ-HĐND[4][2] về việc:
Sáp nhập một phần của tổ dân phố 4 và một phần của khu vực 8 vào tổ dân phố 2.
Thành lập tổ dân phố 6 trên cơ sở 3 khu vực: 6, 7, 9.
Thành lập tổ dân phố 10 trên cơ sở khu vực 5 và khu vực 10.
Ngày 30 tháng 11 năm 2024:
Quốc hội ban hành Nghị quyết số 175/2024/QH15[6] về việc thành lập thành phố Huế trực thuộc trung ương trên cơ sở toàn bộ diện tích và dân số tỉnh Thừa Thiên Huế (nghị quyết có hiệu lực từ ngày 1 tháng 1 năm 2025).
Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết số 1314/NQ-UBTVQH15[7] về việc sắp xếp đơn vị hành chính cấp huyện, cấp xã của thành phố Huế giai đoạn 2023 – 2025 (nghị quyết có hiệu lực từ ngày 1 tháng 1 năm 2025). Theo đó, thành lập quận Phú Xuân thuộc thành phố Huế. Phường Hương Sơ trực thuộc quận Phú Xuân.