日治時期明治30年(1897年)，日本將本區轄區改為台中廳彰化支廳，分設大肚下堡，包括現在烏日、湖日、三和：揀東下堡包括現在學田里；藍興堡包括現在九德、仁德、前竹、五光、光明等里；貓羅堡包括現在東園、溪埧、螺潭、北里、南里、溪尾等里。
大正9年(1920年)，實施新街庄制，本區行政區域正式成型，本區改屬台中州大屯郡烏日庄，設「烏日庄役場」，下轄有烏日、朥胥、九張犁、五張犁、阿密哩、頭前厝、蘆竹湳、溪心埧、喀哩、同安厝、學田等11個大字， 由本區士紳鄭以春先生首任庄長。
1945年二戰後，烏日庄改制為烏日鄉，屬台中縣大屯區管轄，庄役場改稱鄉公所，由原烏日庄助役林春木先生奉命接收，並奉派為首任鄉長，鄉公所辦公廳舍仍沿用原庄役場官署（今三民街126號），下轄15村。
民國35年11月，鄉長改由鄉民代表會選舉產生，林春木先生獲選為第二任鄉長。
民國37年11月鄉民代表會選出陳添旺先生為第三屆鄉長。
民國39年10月，廢大屯區，烏日鄉直屬台中縣所轄。
民國40年6月，鄉長改為民選，由陳添旺先生當選第1屆民選鄉長，從民國40年到94年共舉辦15屆鄉長直接民選。
民國65年政府實施職位分類制，因編制擴大而辦公廳舍不敷使用，擇地新建辦公廳舍於烏日里新興路316號現址，並於民國67年9月28日遷至新址辦公，而舊址則作為「鄉民代表會」及「烏日鄉戶政事務所」辦公場所。
民國99年12月25日臺中縣、市合併，烏日鄉改烏日區，〔村〕改〔里〕。