В 1920-е годы советская власть ввела понятие кантонов, западная часть земель современного Нижнекамского района с селом Шереметьевка, Старошешминском и другими поселениями входили в Чистопольский кантон. До 1950-х годов Татарская АССР ввозила нефтепродукты из соседних республик, но уже в середине 1950-х было принято решение о создании собственного нефтехимического производства — сразу после открытия нефтяных месторождений в соседних районах. В мае 1958 года правительство СССР решило застроить Нижнекамскую землю, начали разрабатывать генеральный план нефтехимического комплекса. В 1960 году в село Афанасово прибыли первые бригады строителей химкомбината, а 19 апреля 1961 года Указом Президиума Верховного Совета Татарской АССР зарегистрирован вновь возникший населённый пункт Афанасьевского сельсовета Челнинского района, ему присвоили название — Нижнекамск. На тот момент население составляло около 500 человек. 12 января 1965 года из Челнинского выделяется Нижнекамский район, включая в себя бывший Шереметьевский район, упразднённый тремя годами ранее. Через год рабочему посёлку Нижнекамск присвоили статус города. В 1985 году в состав Нижнекамского вошли Сосновский, Кармалинский и Елантовский сельсоветы. В 1980-х в районе началось строительство атомной электростанции и города Камские Поляны — почти сразу начался конфликт с экологами из-за аварии на Чернобыльской АЭС, и строительство прекратили.