Sau năm 1975, huyện Bình Sơn thuộc tỉnh Nghĩa Bình, gồm 24 xã: Bình Chánh, Bình Châu, Bình Chương, Bình Đông, Bình Dương, Bình Hải, Bình Hiệp, Bình Hòa, Bình Khương, Bình Long, Bình Minh, Bình Mỹ, Bình Nguyên, Bình Phú, Bình Phước, Bình Tân, Bình Thanh, Bình Thạnh, Bình Thới, Bình Thuận, Bình Trị, Bình Trung, Bình Vĩnh và Bình Yến.
Ngày 23 tháng 10 năm 1978, thành lập xã Bình An tại vùng kinh tế mới.[2]
Ngày 13 tháng 3 năm 1979, sáp nhập hai xã Bình Vĩnh và Bình Yến thành xã Lý Sơn.[3]
Ngày 22 tháng 3 năm 1984, đổi tên xã Bình Vĩnh thành xã Lý Vĩnh, đổi tên xã Bình Yến thành xã Lý Hải.[4]
Ngày 19 tháng 2 năm 1986, thành lập thị trấn Châu Ổ (thị trấn huyện lỵ huyện Bình Sơn) trên cơ sở sáp nhập:
56,5 ha đất với 628 nhân khẩu của xã Bình Long
60,7 ha đất với 3.477 nhân khẩu của xã Bình Thới
35 ha đất với 930 nhân khẩu của xã Bình Trung và 1.286 nhân khẩu là cán bộ công nhân viên của các cơ quan, đơn vị trực thuộc huyện đóng tại thị trấn.[5]
Ngày 30 tháng 6 năm 1989, tỉnh Quảng Ngãi được tái lập từ tỉnh Nghĩa Bình, huyện Bình Sơn thuộc tỉnh Quảng Ngãi.[6]
Năm 1995, nguyên Thủ tướng Chính phủ Võ Văn Kiệt ký quyết định xây dựng nhà máy lọc dầu Dung Quất, nhà máy lọc dầu đầu tiên của Việt Nam, tại vịnh Việt Thanh nằm tại xã Bình Trị, huyện Bình Sơn. Sau gần 10 năm xây dựng, năm 2003, phía Việt Nam đã bàn với đối tác Nga để Việt Nam tự đầu tư (do cơ chế liên doanh 50:50 trước đây làm chậm trễ tiến độ xây dựng công trình). Năm 2005, Việt Nam chọn đối tác Technip (Pháp) cùng các nhà thầu phụ (Nhật Bản, Hà Lan, Ý và Tây Ban Nha) để xây nhà máy.
Đã có hơn 100 dự án đầu tư vào khu kinh tế Dung Quất với tổng số vốn xấp xỉ 7 tỷ USD, trong đó có 2 dự án đầu tư trực tiếp của nước ngoài có số vốn lớn: Nhà may luyện thép Hòa Phát Dung Quất (3,5 tỷ USD) và một dự án đầu tư của nhà đầu tư Hàn Quốc (200 triệu USD). Từ vị trí là tỉnh thu hút trực tiếp đầu tư nước ngoài xếp thứ 37 cả nước, Quảng Ngãi đã vươn lên thành tỉnh có vốn đầu tư FDI xếp thứ 11 cả nước và trở thành một trong năm tỉnh thu hút FDI cao nhất cả nước năm 2006.
Trên địa bàn huyện Bình Sơn hiện đang xây dựng khu đô thị mới Vạn Tường với đầy đủ các tiện ích như: bưu điện, trường dạy nghề, bệnh viện quốc tế, khu chuyên gia, khu du lịch sinh thái Thiên Đàn (hay còn gọi là khu du lịch sinh thái Bốn mùa)... Đối với ngành công nghiệp tại đây, tỉnh xây dựng hệ thống giao thông, điện, nước đến từng hàng rào nhà máy với chính sách ưu đãi.
Tháng 6 năm 2006, tại đây đã khởi công xây dựng tuyến đường nhánh đường Hồ Chí Minh nối khu kinh tế Dung Quất và thị trấn Trà My (huyện Bắc Trà My, tỉnh Quảng Nam). Đây là tuyến huyết mạch nối Dung Quất với vùng đông bắc Campuchia và Lào.
Huyện có nhiều bãi tắm đẹp như: Khe Hai (xã Bình Thạnh); Lệ ThủyLưu trữ 2019-12-04 tại Wayback Machine (biển bậc thang), Dung Quất (xã Bình Thuận), Ba Làng An (xã Bình Châu). Huyện còn có di tích cấp quốc gia về vụ thảm sát Bình Hòa (do lính Hàn Quốc gây ra năm 1966 làm 430 người dân bị thiệt mạng). Tại xã Bình Hải (Vạn Tường) hiện có nhà bảo tàng Chiến thắng Vạn Tường (chiến thắng chiến lược chiến tranh cục bộ, cuộc hành quân "ánh sáng sao", của quân đội Hoa Kỳ ngày 18 tháng 8 năm 1965).
