Już w pierwszych dniach po wyzwoleniu ziemi nadnoteckiej Rosjanie utworzyli w Wyrzysku powiatową Komendę Wojenną. Komendantem został pochodzący z Moskwy major Januszewski. W marcu 1945 roku zaczęły kursować przez Osiek pociągi relacji Bydgoszcz - Piła. Najważniejszym problemem było wówczas zapewnienie aprowizacji. Obowiązującym środkiem płatniczym była niemiecka marka, ale wkrótce dokonano wymiany pieniędzy. Każdy obywatel powyżej 21 lat mógł wymienić 500 marek niemieckich na 250 złotych. Dwukilogramowy chleb kosztował wówczas 6 złotych. W czerwcu 1945 roku mieszkańcy Osieka nad Notecią byli świadkami powrotu wojsk radzieckich z Niemiec i zachodnich ziem polskich do Rosji. Przez wieś przejechały setki pojazdów wojskowych. Każdy był obładowany łupami (meblami, maszynami, pianinami), zagarniętymi głównie ludności cywilnej.

Pod względem administracyjnym Osiek nad Notecią do roku 1950 wchodził w skład województwa pomorskiego, którego stolica znajdowała się w Bydgoszczy. Reforma administracyjna z 1950 roku stworzyła województwo bydgoskie, w skład, którego wszedł cały powiat wyrzyski. Osiek był jedną z trzynastu gromad na terenie powiatu. Siedziba Prezydium Gromadzkiej Rady Narodowej znajdowała się przy ulicy Bohaterów 24 (obecnie znajduje się w tym miejscu przedszkole). Kolejna reforma z 1975 roku zlikwidowała powiat wyrzyski, degradując go do roli gminy. Osiek znalazł się w granicach nowoutworzonego województwa pilskiego.

Po 1945 roku gwałtownie zaczęła rosnąć liczba mieszkańców wsi. Do Osieka zaczęli powracać mieszkańcy wsi, którzy wyjechali stąd w czasie wojny. Nastąpił też napływ ludności z kresów wschodnich, wcielonych do ZSRR. Według danych Powiatowego Inspektoratu Statystycznego z Wyrzyska, w 1970 roku Osiek nad Notecią liczył 2101 mieszkańców (1088 kobiet i 1013 mężczyzn). Ponad 40% mieszkańców wsi urodziła się po 1951 roku.

Od lat 60. można zaobserwować wyraźny rozwój Osieka i przeobrażanie się z typowo rolniczej wsi w osiedle przemysłowe. Zaczęły powstawać nowe przedsiębiorstwa (omówione szerzej w podrozdziale dotyczącym gospodarki), nastąpił rozwój budownictwa mieszkaniowego oraz poprawa infrastruktury. W czynie społecznym zbudowano (kosztem 1800 tys. złotych) stadion „Tokio” oraz Wiejski Ośrodek Zdrowia. Wcześniej w Osieku funkcjonował punkt felczerski. Położono nowe chodniki, utwardzono drogi, zabudowano puste place. Swój wygląd wieś zmieniła w roku 1964, w wyniku przygotowań Osieka do organizacji Igrzysk Sportowców Wiejskich. Niestety wyburzony został ewangelicki kościół, który teraz byłby z pewnością jedną z wizytówek Osieka.

W latach 70-tych, na bazie prowadzonych w Osieku - Praczu badań archeologicznych, powstał zamysł wybudowania rezerwatu archeologiczno-etnograficznego, w celu zaprezentowania przebadanych eksponatów. W 1975 roku zawiązano Społeczny Komitet Budowy Rezerwatu Archeologiczno - Etnograficznego. Nadzorował on budowę pawilonów archeologicznych oraz montaż obiektów budownictwa ludowego. W listopadzie 1979 roku Rezerwat w Osieku podporządkowano, na prawach oddziału, Muzeum Okręgowego w Pile. Wkrótce przystąpiono do opracowania założeń realizacji skansenu.

Również w latach 80. notowano znaczny wzrost liczby mieszkańców Osieka. W roku 1985 we wsi wybudowano 70 nowych domów jednorodzinnych.