Η σημερινή μορφή του Δήμου προέκυψε, με το Πρόγραμμα Καλλικράτης, από τη συγχώνευση του αρχικού Δήμου Καλαμπάκας με τους Δήμους Βασιλικής, Καστανιάς, Κλεινοβού, Μαλακασίου, Τυμφαίων, Χασίων, και της Διευρυμένης Κοινότητας Ασπροποτάμου.
Ο Δήμος αποτελείται από 8 Δημοτικές Ενότητες, καθεμιά από τις οποίες περιλαμβάνει ακριβώς τα όρια των παλιών Δήμων και υποδιαιρείται σε επιμέρους Κοινότητες και Οικισμούς. Συγκεκριμένα, υποδιαιρείται σε 51 Κοινότητες και 24 Οικισμούς.
Στον παραπάνω χάρτη φαίνονται οι Δημοτικές Ενότητες του Δήμου Μετεώρων. Ακολουθεί αναλυτική περιγραφή: