ในรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว ได้ปรับปรุงจัดรูปแบบการปกครองใหม่เพื่อให้มีความทันสมัย โดยจัดการปกครองส่วนกลางและส่วนภูมิภาค ซึ่งในมณฑลกรุงเทพมีกระทรวงนครบาลดูแล แบ่งเขตปกครองออกเป็นอำเภอและตำบลเช่นเดียวกับหัวเมืองอื่น ๆ โดย อำเภอดุสิต เป็น 1 ใน 8 อำเภอชั้นใน ตั้งที่ว่าการอำเภออยู่ริมคลองเปรมประชากร ถนนสุโขทัย

ในปี พ.ศ. 2481 อำเภอบางซื่อซึ่งเป็นอำเภอชั้นนอกทางทิศเหนือ ได้ถูกยุบลงเป็นตำบลมาขึ้นกับอำเภอดุสิต และเนื่องจากทางอำเภอมีจำนวนประชากรและพื้นที่กว้างขวางมาก กระทรวงมหาดไทยจึงได้แยกตำบลสามเสนใน ตำบลมักกะสัน ตำบลทุ่งพญาไท ตำบลถนนเพชรบุรี และตำบลถนนพญาไท ไปรวมกับพื้นที่บางส่วนของอำเภอบางกะปิ เพื่อจัดตั้งเป็นอำเภอพญาไท ในปี พ.ศ. 2509

ภายหลังได้มีการรวมจังหวัดธนบุรีและจังหวัดพระนคร เป็นนครหลวงกรุงเทพธนบุรี และเปลี่ยนเป็นกรุงเทพมหานครในเวลาต่อมา ซึ่งแบ่งพื้นที่ออกเป็นเขตและแขวงแทนอำเภอและตำบล อำเภอดุสิตจึงได้รับการเปลี่ยนแปลงฐานะเป็น เขตดุสิต กรุงเทพมหานคร มีหน่วยการปกครองย่อย 6 แขวง

ต่อมา ในพื้นที่เขตดุสิตมีประชากรเพิ่มมากขึ้นและยังมีพื้นที่กว้างขวาง ดังนั้น เพื่อให้หน่วยงานราชการสามารถดูแลได้อย่างรวดเร็วและทั่วถึง กรุงเทพมหานครจึงได้จัดตั้งสำนักงานเขตดุสิต สาขา 1 รับผิดชอบแขวงบางซื่อ ซึ่งได้มีประกาศกระทรวงมหาดไทยตั้งเป็นเขตบางซื่อ ในวันที่ 9 พฤศจิกายน พ.ศ. 2532 [2]