Von März 1945 an hielten zuerst amerikanische Truppen Köln besetzt. Am 21. Juni 1945 wurden diese von der britischen Militärregierung abgelöst. Die ersten drei Kölner Oberbürgermeister der unmittelbaren Nachkriegszeit wurden daher von der amerikanischen und britischen Militärregierung eingesetzt.

Von der ersten Nachkriegs-Kommunalwahl am 13. Oktober 1946 an wurde der Oberbürgermeister dann jeweils in der konstituierenden Sitzung aus den Reihen des Stadtrates gewählt. Entsprechend der am 7. März 1946 eingeführten „Kölnischen Stadtverfassung von 1946" nach britischem Vorbild war er ausschließlich der politische Repräsentant der Stadt Köln. Die Stadtverwaltung wurde vom Oberstadtdirektor geleitet, den der Rat wählte.

Die nordrhein-westfälische Gemeindeordnung wurde am 14. Juli 1994 geändert. Die Ämter von Oberbürgermeister und Oberstadtdirektor wurden zusammengeführt. Der Oberbürgermeister wird direkt gewählt. Er leitet die Stadtverwaltung, steht dem Rat vor und repräsentiert die Stadt. Bei der Kommunalwahl 1999 wurde Kölns Oberbürgermeister erstmals direkt von den Bürgerinnen und Bürgern gewählt.

• Dr. Konrad Adenauer, CDU
  Oberbürgermeister vom 4. Mai bis zum 6. Oktober 1945
• Dr. Willi Suth, CDU
  Oberbürgermeister vom 6. Oktober bis zum 20. November 1945
• Dr. Hermann Pünder, CDU
  Oberbürgermeister vom 20. November 1945 bis zum 19. April 1948.
  Zuerst von der britischen Besatzung berufen, wurde Dr. Hermann Pünder am 24. Okober 1946 vom ersten Stadtrat der Nachkriegs-Zeit zum Oberbürgermeister gewählt. Im Amt bis zum 19. April 1948.
• Dr. Ernst Schwering, CDU
  Vom Stadtrat gewählt am 19. April 1948, im Amt bis 15. November 1948.
• Robert Görlinger, SPD
  Im Stadtrat nach Stimmenpatt per Losentscheid am 15. November 1948 zum Oberbürgermeister bestimmt, im Amt bis 9. Dezember 1949. Vereinbart wurde in der Folge ein jährlicher Wechsel im Amt.
• Dr. Ernst Schwering, CDU
  Vom Stadtrat gewählt am 9. Dezember 1949, im Amt bis 23. November 1950.
• Robert Görlinger, SPD
  Vom Stadtrat gewählt am 23. November 1950, im Amt bis 8. November 1951.
• Dr. Ernst Schwering, CDU
  Vom Stadtrat gewählt am 8. November 1951, im Amt bis 9. November 1956.
• Theo Burauen, SPD
  Vom Stadtrat gewählt am 9. November 1956, im Amt bis 17. Dezember 1973.
• John van Nes Ziegler, SPD
  Vom Rat gewählt am 20. Dezember 1973, im Amt bis 28. Oktober 1980.
• Norbert Burger, SPD
  Vom Stadtrat gewählt am 28. Oktober 1980, im Amt bis 30. September 1999.
• Harry Blum, CDU
  Direkt gewählt im September 1999; Wahl am 12. September 1999, OB-Stichwahl am 26. September 1999. Oberbürgermeister bis zu seinem Tod am 17. März 2000.
• Fritz Schramma, CDU
  Direkt gewählt im September 2000; Wahl am 3. September 2000, OB-Stichwahl am 17. September 2000.
  Fritz Schramma war Oberbürgermeister vom 17. September 2000 bis zum 20. Oktober 2009.

• Jürgen Roters (SPD)
  Direkt gewählt am 30. August 2009; Dienstantritt am 21. Oktober 2009.