Im Schloss Cecilienhof, dem Wohnsitz des letzten deutschen Kronprinzen Wilhelm von Preußen, fand vom 17. Juli bis zum 2. August 1945 die Potsdamer Konferenz der Siegermächte USA, Großbritannien und Sowjetunion statt. Die Konferenz endete mit dem Potsdamer Abkommen, welches die deutsche Besatzung in vier Zonen besiegelte.
Mit der Gründung der DDR wurde Potsdam von 1952 bis 1990 zum Verwaltungssitz des neugegründeten Bezirkes Potsdam. Die sozialistische Regierung hatte ein gespaltenes Verhältnis zum Erbe Preußens. Einerseits erkannte man die kulturellen und künstlerischen Leistungen an, dennoch sah man in zahlreichen Bauten den Ausdruck eines Militarismus. 1951 wurde die Pädagogische Hochschule Karl Liebknecht gegründet, aus der später die Universität Potsdam hervorging. Aufgrund des Wohnungsmangels wurden vor allem im Süden der Stadt neue Stadtviertel, wie Schlaatz, Waldstadt II und Drewitz errichtet.
1949 wurde Ost-Berlin zur Hauptstadt der DDR erklärt. Mit dem Mauerbau verlor Potsdam 1961 seinen direkten Anschluss zum Nachbarn West-Berlin. Damit wurde die Berliner Mauer auch in Potsdam zur Grenze zwischen Ost und West. Bemerkenswert ist die kleine westliche Exklave Berlin-Steinstücken, die isoliert in Babelsberg verblieb. Der Übergang an der Glienicker Brücke wurde während des Kalten Krieges zum Austausch von Spionen genutzt.