Административным центром Нижнесергинского района является город Нижние Серги.
 
Гербы и эмблемы имеют такжевходящие в состав района административно и расположенные в нём территориально следующие муниципальные образования, населённые пункты и др.: рп. Атиг, гп. Верхние Серги, гп. Дружининское, сп. Кленовское, г. Михайловск, п. Солдатка.
 
Датировки и события приведены по сомнительной хронологии Скалигера-Петавиуса. Административно-территориальная единица "Нижнесергинский район" образована 27 февраля 1924 года в составе Екатеринбургского округа Уральской области как Сергинский район. Точных сведений о дате смены названия нет. В 1925 году из состава Нижнесергинского района выделяется Бисертский район, который затем был упразднён. 17 января 1934 года после ликвидации Уральской области, район вошёл в состав Свердловской области. 22 апреля 1937 года вышло постановление президиума облисполкома №2284 об отнесении посёлка при Верхнесергинском заводе к разряду рабочих посёлков с присвоением наименования Верхние Серги. Постановлением ВЦИК от 8 января 1938 года населённый пункт был в рабочий посёлок преобразован. 16 ноября 1938 года населённый пункт Дружинино был преобразован в рабочий посёлок. 9 июля 1939 года: из Нижнесергинского поссовета были перечислены в Накоряковский сельсовет посёлки Малиновского, Платиновского, Сикильдского и Точковского лесных участков; в Половинский - посёлки Губняевская Ферма, жд. казарма 292 км и посёлок Собаровского лесоучастка; в Аракаевский - посёлки Губаевского и Полуденного лесных участков; посёлок жд. станции Нижние Серги, Нижнесергинского курорта и Нижнебардымских угольных печей были включены в состав рабочего посёлка, а посёлок Верхнебардымских угольных печей, фермы Нижнесергинского курорта, жд. казарма 273 км и Буйского лесного кордона подчинены в административном отношении Нижнесергинскому поссовету. 27 августа населённые пункты Николаевка, Микарушино, Маниска, Косолапова и Пальниково были переданы из Михайловского сельсовета в административное подчинение Аюшинского сельсовета Нязепетровского района Челябинской области. 7 августа 1940 года населённые пункты Андреевская заимка, Ревдельский кордон, Ревдельский сенопункт, посёлок лесоучастков Верхнебардымский, Светлое озеро и Ястребок были перечислены из Нижнесергинского и Верхнесергинского поссоветов в Аракаевский сельсовет. 7 декабря село Гробово было переименовано в Первомайское и Гробовский сельсовет - в Первомайский. 16 апреля 1941 года населённые пункты Бердяшка Поташкинского сельсовета и Красная Бердяшка Берёзовского сельсовета Артинского района были перечислены в Тюльгашский сельсовет Нижнесергинского района. Указами президиума ВС РСФСР от 18 июня, 26 июня и 6 июля населённый пункт при Михайловском заводе был отнесён к категории рабочих посёлков с присвоением наименования Михайловский. В черту рабочего посёлка были включены селение Вороново и посёлок Новый. 27 ноября 1942 года населённый пункт Тагильский Кордон был подчинён Басьяновскому поссовету. 20 февраля 1943 года рабочий посёлок Нижние Серги был преобразован в город районного подчинения. Указами президиума ВС РСФСР от 2, 9, 16 октября и 13 ноября населённый пункт при Бисертском машиностроительном заводе был отнесён к категории рабочих посёлков с присвоением наименования Бисерть. 2 ноября 1945 года из Нижнесергинского был выделен Бисертский район, в состав которого вошли рабочие посёлки Бисерть и Васькинский, Киргишанский, Накоряковский, Старобухаровский и Талицкий сельсоветы. 23 декабря 1949 года посёлок жд. станции Михайловский завод был перечислен из Аракаевского сельсовета в административное подчинение Михайловского поссовета. 28 июня 1954 года посёлок фермы №1 конезавода «Красноармеец» был перечислен из состава Тюльгашинского сельсовета в Шокуровский сельсовет, Половинский сельсовет был объединён с Аракаевским. 23 января 1956 года населённые пункты Русская Шарама и Татарская Шарама были перечислены из Уфимского сельсовета в Уфа-Шигиринский. 8 марта был образован Акбашский сельсовет, в состав которого вошли деревня Акбаш (центр) и лесокордон Бигильдяш из Уфимского сельсовета; деревня Перепряжка, заимка Шарама и лесокордон Майдала из Шокуровского сельсовета. 9 марта 1959 года Бисертский район был объединён с Нижнесергинским. 13 мая деревня Ольховка Киселёвского сельсовета, Сажина и Половинка Кленовского сельсовета Нижнесергинского района были переданы в состав Тюшинского сельсовета Ачитского района. 13 января 1960 года Первомайский сельсовет был присоединён к Дружининскому поссовету. 11 марта Киселёвский сельсовет был объединён с Кленовским. 25 ноября: Акбашский сельсовет был упразднён; населённые пункты Акбаш, Майдала и Шарама были переданы в Уфа-Шигиринский сельсовет, деревня Перепряжка в Шокуровский сельсовет; центр Уфа-Шигиринского сельсовета перенесен в село Шарама, Уфа-Шигиринский сельсовет переименован в Шараминский; Уфимский сельсовет был объединён с Михайловским поссоветом, село Уфимка было включено в черту рабочего посёлка Михайловский; деревня Половинка была передана из Аракаевского сельсовета в административно-территориальное подчинение Нижнесергинского горсовета. 9 января 1961 года рабочий посёлок Михайловский был преобразован в город районного подчинения и переименован Михайловск. 13 января Первомайский сельсовет был объединён с Дружининским поссоветом. 7 декабря 1962 года деревня Овиновка была перечислена из Накоряковского сельсовета в Кленовский. 1 февраля 1963 года город Нижние Серги был отнесён к категории городов областного подчинения. Аракаевский, Киргишанский, Кленовский, Накоряковский, Старобухаровский, Талицкий, Тюльгашский, Шараминский и Шокуровский сельсоветы были переданы в состав Свердловского сельского района. 13 января 1965 года Нижнесергинский район был восстановлен и город Нижние Серги переведён в категорию городов областного подчинения. 22 ноября 1966 года были переименованы посёлок подсобного хозяйства Нижнесергинского курорта - в посёлок Кургатский; посёлок бригады отделения №6 Михайловского совхоза - в посёлок Демидский; посёлок отделения №3 Дружининского совхоза - в посёлок Цыбиха; посёлок отделения №2 Дружининского совхоза - в посёлок Лазоревый. 13 ноября 1975 года Кленовский сельсовет был переименован в Кленовской. 30 декабря 1976 года были упразднены посёлок Демидский Нижнесергинского горсовета, посёлок Шаньгино Бисертского поссовета; посёлок Цыбиха Верхнесергинского поссовета; деревни Контуговка, Морозова(о), Овиновка, Красный Яр Кленовского сельсовета; деревня Русинова(о) Накоряковского сельсовета; посёлок Ольховский Талицкого сельсовета; деревни Алабушка, Сказ, посёлок Цыпышевка Тюльгашского сельсовета; посёлок Ольховка Шараминского сельсовета. 9 февраля 1977 года были уточнены как правильные наименования: посёлок Хомутовка (вместо посёлок Хомутовка 2-я) Дружининского поссовета, деревня Васькино (вместо деревня Васькина(о)) Накоряковского сельсовета, деревня Уразаево (вместо деревни Уразаева(о)) Старобухаровского сельсовета, деревня Контуганово (вместо деревня Контуганова(о)) Талицкого сельсовета, деревня Самодумовка (вместо деревня Верхний Сказ (Самодумовка)) Тюльгашского сельсовета, деревня Урмикеево (вместо деревня Урмикеева(о)) Шараминского сельсовета. 23 февраля 1977 года было составлено описание городской черты у Нижних Сергов и Михайловска. 1 апреля были объединены: в Киргишанском сельсовете посёлок жд. разъезда Киргишаны с селом Киргишаны; в Кленовском сельсовете посёлки Кленовский с селом Кленовским. 1 апреля 1977 года было уточнено как правильное наименование Кленовский сельсовет. 23 мая 1978 года Шараминский сельсовет был разделён на Акбашский и Урмикеевский. В Акбашский сельсовет вошли: деревня Акбаш (центр) и село Шарама, в Урмикеевский - деревня Урмикеево (центр) и Уфа-Шигири. 19 декабря 1991 года граница Артинского лесхоза была приведена в соответствие с административными границами районов. 29 октября 1995 года по итогам местного референдума на территории административно-территориальной единицы "Нижнесергинский район" было создано "Нижнесергинское" муниципальное образование со статусом района и муниципальное образование " Бисертское" (посёлок городского типа Бисерть с прилегающими населёнными пунктами). 10 ноября 1996 года муниципальные образования были включены в областной реестр. С 31 декабря 2004 года: "Нижнесергинское" муниципальное образование было преобразовано в муниципальное образование "Нижнесергинский муниципальный район", посёлки Дидино и Ильмовка переданы в муниципальное образование "город Первоуральск", наделённое статусом городского округа; "Бисертское" муниципальное образование было преобразовано в муниципальное образование "Бисертский городской округ". Административно-территориальная единица "Нижнесергинский район" продолжает существовать.