西晋的统一非常短暂，如果从太康元年灭吴算起，至永宁元年（301年）“八王之乱”，仅仅21年。即使在这21年间，西晋也远没有恢复东汉盛时的疆域。鲜卑日益南下，渭北高原以北至河套已为“羌胡”所有，内迁的匈奴实际上控制了今山西的北部。当持续了16年的“八王之乱”终于在316年结束时，西晋已经到了彻底覆灭的前夜，十六国中的汉（前赵）和成汉已经建立，其他割据势力也已形成。
东汉在朝鲜半岛上还保留着乐浪郡，末年辽东的公孙氏政权又设置了带方郡（治所在今朝鲜黄海南道沙里院南）。但高句丽于209年自国内城迁都丸都城（今吉林集安市境内）后，日益强大，终于在西晋末年（313左右）完全占领了乐浪郡。差不多与此同时，带方郡也被南方的马韩吞并。从西汉开始中原王朝在朝鲜半岛设置正式政区的历史就此结束了。427年，高句丽迁都今平壤。尽管当时高句丽相当大一部分疆域还在今天中国境内，但它的政治中心已经转移到朝鲜半岛，已成为中国以外的独立政权。
西汉以来，汉朝疆域的南端是日南郡的象林县。192年（初平三年；一说137年，永和二年），当地人区逵建立了林邑国，脱离汉朝，因而汉朝的南界从北纬14度退到了16度一线。三国期间，林邑又向北扩张，占了汉朝的西卷县，推进到北纬17度一线。
5. 大分裂的十六国和南北朝
从东汉开始陆续迁入黄河流域的匈奴、鲜卑、羌、氐、羯、卢水胡、丁零等族，到西晋时已经有了不小的数量。在长期与汉族和各族的杂居中，经济文化水平又都有了一定的提高，尤其是各簇的统治者和上层人士，大多已具有相当的政治、军事才干，适应了中原的生产和生活方式。这些民族的首领既要摆脱汉族统治者对他们的歧视和压迫，也要乘机夺取权力和财富，成为地区以至全国的主宰。西晋皇族和统治集团内部的火并给他们提供了最好的机会，于是十几个政权先后在黄河流域、辽河流域和四川盆地建立起来，又匆匆地在其他政权的吞并中消失（见附表）。
汉（前赵）
后赵
冉魏
前燕
前秦
后秦
东晋
宋朝（刘裕）
前凉
后凉
成汉
西秦
夏
吐谷浑
南凉
北凉
北魏
西凉
西燕
后燕
北燕
五胡十六国简表
国名
创始人
民族
公元年代
主要都城
灭其国者
汉、前赵
刘渊
匈奴
304－329
平阳、长安
后赵
成汉
李雄
巴氐
304－347
成都
东晋
前凉
张定
汉
317－376
姑臧
前秦
后赵
石勒
羯
319－351
襄国、邺
冉魏
冉魏
冉闵
汉
350－352
邺
前燕
前燕
慕容皇光
鲜卑
337－370
龙城、邺
前秦
前秦
苻洪
氐
350－394
长安
后秦
后秦
姚苌
羌
384－417
长安
东晋
西燕
慕容泓
鲜卑
384－394
长子
后燕
后燕
慕容垂
鲜卑
384－407
中山、龙城
北燕
西秦
乞伏国仁
鲜卑
385－431
金城、苑川
夏
后凉
吕光
氐
386－403
姑臧
后秦
南凉
秃发乌孤
鲜卑
397－414
乐都、西平
北凉
西凉
李嵩
汉
400－421
敦煌、酒泉
北凉
夏
赫连勃勃
匈奴
407－431
统万
吐谷浑
北燕
冯跋
汉
407－436
龙城
北魏
北凉
沮渠蒙逊
卢水胡
397－439
张掖、姑臧
北魏
建兴四年（316年），愍帝出降刘曜，西晋亡。次年，司马睿在建康即位，史称东晋。东晋末年，大权落入刘裕手中。元熙二年（420）年，刘裕废晋帝，建宋朝。以后，萧道成、萧衍、陈霸先如法炮制，先后建起齐、梁、陈朝；但都限于南方，维持着与北方政权对峙的局面。
由于东晋和南朝一直忙于防御北方和对付内部的权力之争，顾不上西南边区的经营和开发，加上地方官治理不当，甚至残酷压迫当地民族，规模不等的反抗时有发生。梁太清二年（548年）侯景之乱爆发，宁州刺史奉命救援京师，当地爨蛮的豪族乘机而起，在550年脱离了梁朝。在宁州爨蛮的影响下，周围的部族纷纷自立，因此在今四川长江和大度河以南、湖南以西、广西西部已经不再有南朝的郡县存在。
南方的林邑国继续向北扩张。大约在南朝后期，又占了原日南郡剩下的三个县，南朝疆域的南界退到北纬十八度一线。
315年（晋建兴三年）鲜卑拓跋部曾建代国，至376年为前秦所灭。三八九年前秦亡后，拓跋圭收集旧部复国，史称北魏。皇始三年（398年）迁都平城（今山西大同）。北魏从后燕、夏夺取了大部分疆域，又先后灭北燕、北凉，到太武帝拓跋焘在位时（424－451）基本上统一了北方。孝文帝太和十七年（493年）迁都洛阳。
北魏刚统一北方时的疆域大致北至今中蒙边界稍北。蒙古高原和今叶尼塞河上游、贝加尔湖一带有柔然、高车（敕勒）、契骨等部族，其中柔然与北魏为邻，最强大。以后北魏的东界退至辽河以西，控制今大凌河下游。辽东成为高顺丽的范围。其西界达到焉耆（今新疆焉耆）和鄯善（今若羌）一带，但未能扩展到西域其他地区。
永熙三年（534年），北魏分裂为东魏和西魏。以后又分别为北齐和北周所取代。西北吐谷浑的首领夸吕（552－591年在位）称汗建国，540年以伏俟城（在今青海湖西岸布哈河河口附近）为都。西魏的西域部分为吐谷浑所占，伊吾被柔然占有，西界退至敦煌。
在西晋以后的近三百后间，在中国的范围内始终同时存在着两个以上的政权，多的时候有十余个政权。南北的分裂尤其明显，长江流域和黄河流域一直分属不同政权。
三 分合大势之二
隋开皇八年（588年）发动了灭陈之战，第二年就攻克陈都建康，当年自江南至岭南全部平定，南北分裂的局面至此结束。隋朝存在的时间尽管很短，建立正式行政区域实施有效管辖的范围却超过了以往。
在北方，于仁寿二年（602年）大破突厥，夺回了河套地区，把边界扩展到阴山以北。在西北，从突厥人手中夺取了今新疆哈密地区；又趁吐谷浑被铁勒打败之机，出兵灭了吐谷浑，把正式行政区的范围扩大到今新疆若羌、且末和青海湖西、兴海县东一带。在南方的海南岛重新设立了珠崖、儋耳、临振三郡，从此大陆政权对海南岛的行政管辖再也没有中断过。
在东北，隋朝对高丽的战争以失败而告终，边界仍然是在辽河一线。
随着隋朝的覆灭，除了海南岛以外，扩大的疆域不仅全部丧失，而且隋末唐初的割据势力还招致外敌的入侵。如东突厥就大肆南侵，武德七年（624年），因突厥多次侵扰边境，威胁长安，唐高祖甚至准备迁都，经李世民（唐太宗）劝阻才作罢。隋末形成的各个割据政权也直到该年才全部消灭。
1. 大唐帝国的形成
唐太宗即位不久，唐朝就转入攻势，收复并开拓了疆域。贞观四年（630年），李靖大破颉利可汗于阴山，东突厥灭亡，唐朝的实际控制区达到了贝加尔湖以北，设置正式行政区的范围也扩大到了“阴山以北六百里”，超出了今国界。到贞观十四年灭高昌，政区扩大到今新疆东部。另外，唐朝还一度取得黄河上游的河曲之地和大渡河上游一带，设置了州县。在西南今贵州东北部、云南大部和广西恢复了正式行政区。
随着军事行动的胜利和当地少数民族的服从，唐朝在边疆地区先后设立了单于（云中）、安北（瀚海）、安西、北庭、安东、安南六个都护府和若干边州都督府，用以行使对这些地区的管辖权。因此唐朝拥有的疆域最西曾经抵咸海之滨，最北曾经到达西伯利亚，最东曾经至萨哈林岛（库页岛），最南在北纬十八度；在中国历史上是空前的。
但这并不是说唐朝的统一范围一直有那么大，因为它从来没有同时达到过这样的范围，而且达到最远点的时间是非常短的。例如，唐朝控制咸海以东是在龙朔元年（661年）后，但到麟德二年（665年）就撤到了葱岭，实际上只维持了三年时间。而那时还没有灭高丽，东部的边界仍在辽河一线。开元三年唐朝又扩展到葱岭以西，但灭朝鲜后在当地设置的安东都护府已退至辽西。天宝十载（751年）唐将高仙芝的三万大军在怛罗斯（今哈萨克东南部江布尔城）被大食（阿拉伯）击败，唐朝的疆域又退至葱岭一线。北方自贞观二十一年（647年）灭薛延陀，置燕然都护府，辖有今内蒙古洒套以北、蒙古和叶尼塞河上游和贝加尔湖周围地区。但到仪凤四年（679年）突厥再起就撤至阴山以南，也只维持了三十二年。所以尽管开元、天宝是唐朝的黄金时代，但它的疆域极盛阶段却已经过去，六都护府的控制大为削弱，有的已到了名存实亡的地步。
天宝十四载（755年）安史之乱爆发，唐朝倾全力对付，驻守西北的军队全部东调，吐蕃就乘机攻占唐朝西北部领土。到广德元年（763年）叛乱平息时，今陇山、六盘山和黄河以西以及四川盆地以西已成吐蕃领土，当年吐蕃还一度攻占了长安。开始时，河西走廊有些地方还由唐朝的地方官守着，不久就完全陷落。
在西南，今云南全省、四川南部和贵州西部已被南诏占有，大渡河成了双方的界河。南诏还不止一次入侵四川，甚至攻入成都。而且西南的少数民族纷纷摆脱唐朝的统治，到唐末，今贵州、湖北西北部、湖南西部和广西西部都已不在唐朝管辖之下了。
随着渤海国的兴起和扩张，东北的疆域也已收缩到今辽宁中部。
大中二年（848年），沙州（治今甘肃敦煌西南）人张议潮驱逐吐蕃守将，收复沙州。到大中五年，张议潮率沙、瓜、伊、西等十一州归入唐朝。这样唐朝的西部疆域恢复到了今新疆吐鲁番地区，河西走廊和陇东、关中又连成一片。
但由于唐朝国力衰退，对边疆已鞭长莫及。当地汉人实力有限，因而陇右、河西的土地又陆续被吐蕃和回鹘夺去，只有瓜、沙二州始终为张氏所据，孤悬于中原之外。以后曹氏政权取代张氏政权，直到北宋时才灭于西夏。
在隋唐时期，中国境内还有好几个与中原王朝并存的政权：
突厥 起源于西伯利亚叶尼塞河上游，后迁到今新疆天山北麓。5世纪被柔然征服，又被迁于阿尔泰山地区。但到六世纪中叶，空厥迅速强大起来，灭了柔然，建立起一个疆域广阔的汗国，其范围包括今内蒙古中西部、蒙古高原、贝加尔湖周围、西伯利亚南部、今新疆大部和中亚咸海、巴尔喀什湖以东的阿姆河、锡尔河、楚河流域。582年（隋开皇二年）分裂为东西两部分，大致以阿尔泰山为界。
东突厥于630年（唐贞观四年）灭于唐。682年，骨咄禄自立为可汗，起兵复国，传至其弟默啜时脱离唐朝而独立，疆域大致恢复到被灭以前。但其内部部族众多，各有领地，统治很不稳定。末年国内大乱，744年（唐天宝三载）灭于回纥。
西突厥在统叶护可汗（？－630或628年）在位时疆域达到极盛。但在统叶护死后，汗国陷于分裂。659年被唐军破灭。
回纥（回鹘） 在北魏时称袁纥，隋时称韦纥，大业年间（605－618年）因反抗西突厥，与附近的仆固、同罗、拔野古等部族结成同盟，总称为回纥。曾助唐朝灭东突厥、薛延陀、西突厥；灭突厥后即是到唐朝承认，基本继承了突厥的疆域。后因助唐平定安史之乱，与唐朝关系进一步密切。788年（唐贞元四年）起自行改称回鹘。以后又越过阿尔泰山向西扩展，取得天山以北地区，并一度进入中亚的费尔干纳盆地。回鹘的后期重蹈了突厥的覆辙，在内乱和天灾中，灭于在自己疆域内的黠戛斯。
亡国后的回鹘人大部西迁，其中主要的两支以后在天山东段建立了西州回鹘（高昌回鹘），在河西走廊中段建立了河西回鹘。另外一支回鹘人迁至葱岭以西的楚河流域，投奔葛逻禄，称葱岭西回鹘，在10世纪初与葛逻禄共同建立黑汗（喀喇汗国）。
吐蕃 青藏高原上的各部族到七世纪初形成了三大势力－－吐谷浑、苏毗（孙波、孙波如）和吐蕃。吐谷浑灭于隋朝，唐初复国，但在632年（唐贞观六年）再次被灭，成为唐朝的一部分。而吐蕃在其赞普（首领）松赞干布时期，征服了苏毗、羊同等部，又取得吐谷浑旧地，迁都逻些（一作逻娑，今拉萨），基本上统一了青藏高原。又向西征服了大、小勃律，向南取得了泥婆罗（今尼泊尔）等地。安史之乱后向东、向南扩张，在8世纪后期至9世纪初，疆域达到极盛：西起葱岭，东至陇山、四川盆地的西缘，北起天山山脉、居延海（在今内蒙古额济纳旗），南至喜马拉雅山南麓。
8世纪后期发生内乱，国势转衰。到9世纪后，疆域大致维持在青藏高原。
南诏 云贵高原上部族众多，贞观二十三年（649年），当地六诏（乌蛮的六个部分）之一的蒙舍诏在今云南巍山建立大蒙政权。8世纪初，吐蕃侵入云贵高原，威胁唐朝的西南。为了对付吐蕃，唐朝支持蒙舍诏首领皮逻阁统一了六诏，并迁至太和城（今云南大理南）。天宝年间皮逻阁并知了东爨和西爨。天宝九载（750年）反唐，次年击败前往征讨的唐军，从此脱离唐朝。
南诏在八世纪末迁都羊苴咩城（今云南大理），其极盛时疆域包括今云南全部、四川大渡河以南大部、贵州西部，以及缅甸北部那加山脉和萨温江以东、寮国北部等地。
902年（唐天复二年），权臣郑买嗣夺取政权，次年建大长和国。九世纪前期段思平取得政权，建大理国。
渤海 高丽被灭后，其故将大祚荣被安置在辽西的营州（治所在今辽宁朝阳市）。以后契丹叛乱占了营州，大祚荣率旧部进入革未革曷地区，成了革未革曷人的首领。698年（唐圣历元年），大祚荣建振（一作震）国，以显州（今吉林敦化）为都。713年（唐先天二年）受唐封为渤海郡王，改称渤海。八世纪中叶，迁都于上京龙泉府（今黑龙江宁安西南东京城）。极盛时疆域西至今吉林农安、梨树，辽宁昌图、宽甸，东至于海，北至黑龙江鹤岗、同江、抚远及以东至海，南至辽宁丹东市东北至朝鲜龙兴江一线。
926年（契丹天显元年）为契丹所灭，改为东丹国，成为契丹附庸。辽太宗三年（928年）被迁至辽东，982年（辽乾亨四年）废。
2. 分裂和分裂的继续
安史之乱以后，唐朝再也没有真正统一过，外族入侵、藩镇割据、武将叛乱、农民起事不断发生，但名义上唐朝依然存在，而且在某些阶段，藩镇势力受到打击，朝廷的权力有所恢复。到907年（天祜四年）朱温废唐昭宣帝自立，就连表面的统一也不复存在，进入了“五代十国”的大分裂时期（见附表）。在此期间实际存在的独立、半独立政权还不止以上所列，但范围有限，存在时间也不长。
五代十国简表
朝代或国名
创建者
公元年代
都城
灭其国（朝）者
后梁
朱温
907－923
洛阳、开封
后唐
后唐
李存助
923－936
洛阳
后晋
后晋
石敬瑭
936－946
洛阳、开封
后汉
后汉
刘知远
947－950
开封
后周
后周
郭威
951－960
开封
宋
吴
杨行密
902－937
扬州
南唐
南唐
徐知诰
937－975
扬州、金陵
宋
吴越
钱缪
907－978
杭州
宋
楚
马殷
927－951
长沙
南唐
闽
王审知
909－945
福州
南唐
南汉
刘垄
917－971
广州
宋
前蜀
王建
907－925
成都
后唐
后蜀
孟知祥
934－965
成都
宋
荆南（南平）
高季兴
924－963
江陵
宋
北汉
刘景
951－979
太原
宋
注：李存Ｘ，钱Ｘ，两个刘Ｘ之名无法打出。宋的年号景祜，祜的古实为右，但也无法打出。
在唐末的天祜三年（906年），交州（治宋平，今越南河内）土豪曲承美驱逐了唐朝的地方官，自称静海军节度史。五代初期，南汉曾两次出兵取消静海军节度使，恢复了对交州的统治，但很快又被当地人逐走。939年，交州人再次驱逐南汉，由吴权称王。越南从此脱离了中国，尽管以后还接受南汉及中原王朝的封号，但实际上已逐渐成为中国以外的独立政权。
960年，赵匡胤通过兵变取代了后周，建立宋朝。太平兴国四年（979年）北宋消灭了最后一个割据政权－－北汉，基本上恢复了唐朝后期的疆域。但是它的北界已经退至今山西中部、河北中部及天津市区一线。五代十国的结束并不是统一的到来，因为新建立的宋朝只是消灭了山西和南方的割据政权，却接受了与北方的辽朝的对峙局面，并且从来没有打算取消西南的大理国。以后，西北又建立了西夏。因此，辽宋时期仍然是分裂的继续。在女真人建立的金朝取代了辽朝以后，重现了南北朝的势态；同时还存在西夏、西辽、大理和以后崛起的蒙古。
1034年（宋景祜元年）西夏建国后，宋朝的西北界就大致稳定在今甘肃兰州、靖远、宁夏同心及陕西北部的山一线。
对西南少数民族地区，到北宋后期的熙宁、大观年间，经过多次征伐和“招抚”，今四川南部、湖北西南、湖南西部、贵州东北和广西西部重新归入版图，设置了正式州县或羁縻州。
靖康元年（1126年），金军攻占开封，次年宋徽宗和钦宗二帝被掳北上，北宋覆灭。赵构（宋高宗）在南京（今河南商丘南）即位，史称南宋。建炎三年（1129年）升杭州为临安府，建为行在所（临时首都）。
与北宋相比，南宋的南部和西南边界并汉有什么变化，但北界却因金人的入侵而大大南移了。经过多次争夺和谈判，至绍兴十一年（1141年，金皇统元年），宋金议定以淮河为界。次年又将西部界线调整至大散关（今陕西宝鸡市西南）及今秦岭以南。以后虽有局部变动，但基本上稳定在这条界线。
据赵汝成书于宝庆二年（1226年）的《诸蕃志》的记载，当时澎湖列岛已隶属于福建路的晋江县。这标帜着大陆政权对海上岛屿行使管辖的加强。
与北宋、南宋并存的其他政权还有：
辽 建立辽朝的契丹人发祥于潢河（今沙拉木伦河和西辽河）流域，五代初崛起，疆域迅速扩大，成为中国北方一个幅员辽阔和大帝国。辽朝的稳定疆域，西起金山（今阿尔泰山），北至蒙古高原北缘和外兴安岭，东抵萨哈林岛（库页岛）。其南界的西段大致按今中蒙国界分别与西州回鹘、西夏相接；东段在今内蒙古、山西、河北境内与北宋为界。辽灭渤海后，还一直拥有朝鲜半岛东北部原属渤海国的一块土地，因此辽与高丽的边界大致在今朝鲜咸兴至鸭绿江口南岸一线。1125年灭于金。
于阗 唐后期以来成为独立政权，11世纪初的辖境约有今新疆且末、麦盖提、莎车以南地和帕米尔高原。北宋时灭于回鹘黑汗王。
黑汗（喀喇汗） 10 世纪末，楚河流域的葛逻禄（割禄）联合西迁后的一部分回鹘人趁伊朗萨曼不至王朝瓦解之际，取得了河间（阿姆河和锡尔河之间）地带，建立黑汗（喀喇汗）王朝，定都于八剌沙衮（原苏联吉尔吉斯北部托克马克东南）。11世纪的疆域包括今新疆西部伊宁、塔城一带和塔什干和喀什一带，阿姆河中游达尔甘塔以东、锡尔河中段以东、巴尔喀什湖以南地。1140年归入西辽。
西夏 宋雍熙二年（985年），党项族首领李继迁袭据银州，从此开始了与宋朝的对抗。明道元年（1032年）李德明死，子元昊继立；1035年（宋景祜二年）灭沙州曹氏政权，占有河西走廊。1038年（宋宝元元年）元昊称大夏皇帝，宋称为西夏。
经过与宋、辽的反复交战，西夏的疆域大致稳定在北起今中蒙边界，南至祁连山脉、今甘肃兰州、靖远、宁夏同心、陕西靖边、佳县西南一线，西起今甘肃西界，东至内蒙古乌拉特中后旗、乌梁素海、包头市西、东胜、陕西神木、佳县西一线这样的范围内。金灭辽和北宋后，西夏的东界与金为邻，北部与蒙古为界，大致与辽时相同。在南宋初，西夏取得了河湟地区（今青海东部）。1227年灭于蒙古。
金 1114年（辽天庆四年），女真首领完颜阿骨打以鸭子河（今权花江哈尔滨以西一段）一带为基地，起兵反辽。次年称帝，国号大金。至天会三年（1125年，辽保大王年）灭辽，五年（宋靖康二年）灭北宋。金灭辽后，取得了它的大部分疆域，但始终没能征服蒙古高原上的游牧民族。因此即使在金全盛时，它的西界也只到达今大兴安岭北段、蒙古乔巴山、蒙古二连浩特一线。以后随着蒙古的日益强大，金的边界不断后撤。贞祜二年（1214年），在蒙古的军事压力下迁都南京（汴京，今河南开封）。此后疆域日渐缩小，1234年亡。
西辽 在辽覆灭的前夜，宗室耶律大石于保大四年（1124年）自立为王，率部西迁。在占据了西州回鹘和黑汗国旧地后，又向西扩展到阿姆河流域。1132年（一说1131年）在起儿漫（原苏联中亚布哈拉西北）称帝，以后建都于虎思斡耳朵（原苏联吉尔吉斯托克马克以东楚河南岸）。西辽的最大疆域包括今新疆全部，帕米尔高原以西至咸泫南的阿姆河西岸，巴尔喀什湖以东北至今蒙古西部。蒙古兴起后，西辽的东北部日渐为蒙古所占。1211年及蛮王屈出律夺取政权，但仍用西辽国号，至1218年为蒙古所灭。
大理 937年段氏大理建立时，安全继承了南诏（大长和、大义宁）的疆域。进入宋代后，由于宋朝一直受到北方的军事威胁，无力经营西南，大理也一度接受宋朝的封号；双方相安无事，边界长期稳定。至1253年（蒙古宪宗三年）被忽必烈所灭，后置为云南行省。
吐蕃 诸部仍处于分裂状态，因而除了与宋、西夏接壤地带的一些部族与之有军事冲突外，没有向外扩张的能力。
3. 疆域空前的元帝国
13世纪初在中国范围内存在着七个分裂的政权或区域：蒙古地区、西辽、西夏、金、南宋、大理、吐蕃地区。这七个单位中，五个是由一个政权统治着的，其中又以宋、金统一程度最高；吐蕃和蒙古地区内部也是分裂的。但将这七个单位统一起来的历史任务却由蒙古完成了。
蒙古族领袖奇渥温铁木真于1206年首先统一了蒙古各部，被称为成吉思汗。成吉思汗四年（1209年）蒙古进攻西夏，围国都中兴府，迫西夏求和而去。又攻西辽属国畏兀尔，取得今新疆乌鲁木齐、吐钽番和哈密一带。六年（1211年）攻取西辽另一属国剌钽，将疆域扩展到今巴尔喀什湖以东地区。同年秋，蒙古进攻金国，不久就攻入居庸关，威胁金的中都（今北京），并攻陷了今山西、河北、山东、河南大批州县。九年（1214年，金贞祜二年）初，蒙古军进抵中都，金宣宗求和，成吉思汗退兵。五月，金宣宗迁都南京（汴京，今河南开封）。蒙古军再次南下，并在次年二月破金中都。
十三年（1218年），蒙古军杀及蛮王屈出律，原西辽疆域全部由蒙古占领。蒙古军又先后攻下河东（今山西）、河北和山东。至成吉思汗十六年（1211年，金兴定五年），金黄河以北土地基本上已落入蒙古手中，只剩下河南的半壁江山了。二十一年（1226年），成吉思汗亲自率军攻西夏，夺取甘、肃等州，次年六月灭西夏。七月成吉思汗病死在清水（今甘肃清水县）行营。
他的儿子窝阔台汗（元太宗）继位后，继续对金的进攻，并与南宋议定南北夹击。六年（1234年）正月，蒙、宋军破蔡州（今河南汝南），金哀宗自杀，末帝死于乱军，金亡。同年窝阔台就与臣下议定攻宋，蒙古军袭败北上宋军。此后，灭宋的军事行动持续了四十多年，在长江小游的四川、中游的襄阳和淮河中游，战争进行得尤其激烈。蒙哥汗（元宪宗）二年（1252年），命忽必烈征大理。次年攻破大理城。四年大理国主段智兴被擒，大理国亡。
大约在此前的乃马真后三年（1244年），吐蕃宗教领袖八思巴的叔父萨斯迦班智达曾会见过蒙古的大将阔端，表示接受蒙古大汗的管辖；但一部分吐蕃贵族不愿服从蒙古。因此在灭大理后，蒙古军进入吐蕃，镇压了不服的贵族，完全控制了吐蕃地区。
在攻占了襄阳，夺取了四川大部以后，元世祖至元十一年（1274年，宋咸淳十年）下诏伐宋，发动全面进攻。至元十三年（宋德祜二年）正月，元兵逼近临安（今浙江杭州），宋廷奉表投降。尽管文天祥、张世杰等在继续抵抗，但终于回天无力，到十六年（宋祥兴二年）在崖山（今广东新会南海上）战败，宋朝的残余势力也覆灭了。
从消灭南宋残余势力的至元十六年开始，到元末红巾军起并形成割据的至正十二年（1352年），元朝的统一局面维持了七十三年。
从成吉思汗十五年（1220年）进行第一次西征开始，蒙古帝国的疆域迅速扩张到中亚、西亚直至欧洲。成吉思汗晚年实行分封，将今天山、阿尔泰山、额尔齐斯河以西的土地都封给了三个儿子。由于大家服从成吉思汗，帝国还是统一的。窝阔台当大汗时，也还可以指挥各部。但到蒙哥（宪宗）、忽必烈（世祖）时，各部已不相统属，互相争夺大汗的位置，蒙古帝国分裂成元帝国与三大汗国。
从元朝开始，整个青藏高原成为中原王朝的一部分，与中国其他部分结成了一个不可分割的整体。根据吐蕃地区普遍信奉喇嘛教的实际，元朝将它划归掌管全国佛教事务的机构－－宣政院（至元初设时称总置院，二十五年改名）管辖；并根据当地需要设分院驻理。这些机构有的管理军事，有的办理民事，有的兼管军民。因此尽管元朝在吐蕃地区实行不同于汉族地区的政策，但同样建立了一整套行政和军事机构，行使着完全的主权。
除了今新疆地区的较大变动外，元朝的疆域是稳定的：在北方，西起今额尔齐斯河，东至鄂霍次克海。在东部，拥有今朝鲜半岛的东北部。在西南，包括今克什米尔地区以及喜马拉雅山南麓的不丹、锡金等地，今缅甸东北部和泰国北部。
与汉、唐极盛时期的疆域相比，元朝不仅在面积上大大超过了它们，而且在控制程度上也远胜于它们。除了吐蕃地区以外，元朝在全国都设置了行中书省（简称行省），其中包括汉唐时从未正式设置过政区的阴山山脉和辽河以北地区。
4. 退缩中的明朝
1368年（元至正二十八年），朱元璋在应天府（今南京）称帝，国号明。同年八月，明军攻占元大都，元帝北走。洪武十五年（1382年），明军平定云南。至此，除了元残余势力（北元）据有蒙古高原及其西北地区以外，明朝基本上继承了元朝的疆域。但明朝的疆域并不稳定，尤其是在北方和西南，处于收缩的趋势。
在东北方面，明初是以恢复元朝的疆域为目标的。特别是由于在朝鲜半岛的王氏高丽是亲元的，所以明太祖坚持以铁岭为界，在朝鲜半岛的东北部设置了屯驻军队的卫、所，与高丽发生过冲突。但到洪武二十五年，高丽由李氏取代，改而奉行亲明政策。因此明朝不再坚持在朝鲜半岛设置卫所，将这些卫所撤到鸭绿江以北，从此鸭绿江成了中国和朝鲜的界河。
在东北女真等部族地区，明朝陆续设置了一批羁縻卫、所，用以统治或控制当地民族。永乐七年（1409年）设置了奴尔干都司，管辖约三百多个羁縻卫、所；边境约包括今黑龙江、乌苏里江、松花江流域，北至外兴安岭以北。永乐九年又征服了苦兀，辖境扩大到库页岛（萨哈林岛）。由于属于羁縻性质，所以都司对各下属单位的控制程度差异很大，同一单位前后也不一样。
在北方，为了打击和消灭元朝的残余势力，明军不止一次发动进攻。洪武时的北界推进到了今西辽河、沙拉木伦河、内蒙古克什克腾旗、查干诺尔、阴山山脉和贺兰山一线，并设置了不少卫、所。但以后陆续后撤，到宣德五年（1403年），在今北京、河北、山西境内的明朝北界已经退到了长城。在今陕西、宁夏和甘肃境内的明朝疆域也是以长城一线为北界和西界了。
明朝初年，安南发生内乱，黎苍篡夺了陈氏的王位，又以陈氏绝后欺骗明朝，获得了明朝册封。不久，寮国将故安南国王之弟陈天平送到，明朝于永乐四年（1406年）送陈回国，被黎氏所杀。于是明朝派兵攻入安南，俘获黎苍。在没有找到陈氏子孙的情况下，于永乐五年在安南设置了交趾布政使司，置为明朝的正式政区。
但是越南脱离中国已经有四百多年，并不存在重新并入中国的充分条件，明朝的统治受到当地人民的反抗。加上一些官员处置失当，更使冲突激化。尽管明朝不断采取军事镇压，还是无法支持下去，终于在宣德三年（1428年）撤销交趾政司。
明初，在云南布政使司下除了正式府州外，还设有南甸、干崖两个宣抚司和十个宣慰司，以后逐渐形成了“三宣（宣抚司）六慰（宣慰司）”。明朝对它们的统治方式和控制程序并不相同，但它们都是明朝疆域的一部分。“三宣六慰”的范围除了今国内部分外，大致还包括今缅甸那加山脉、亲敦江和伊洛瓦底江以东地，泰国和寮国的北部。
1531年（明嘉靖十年），缅甸东吁王朝建立，逐步统一缅甸，并不断进攻明朝所属的土司。至十六世纪三十年代，“三宣六慰”全部落入缅甸手中。明朝出兵反击，收复了部分失地，并加强了边区的防守。但“六慰”中除寮国之外都已为缅甸所有，明朝仅保住了“三宣”。至此，明朝在今国界外的疆域主要还有：伊洛瓦底江上游的迈立开江以东、今云南盈江县以北地，萨尔温江以东、缅泰边界以北地以及寮国、越南北部的一些地方；其中包括当时的里麻司所在的江心坡（迈立开江和伊洛瓦底江另一条支流梅开江之间地）和茶山司所在的片马（恩梅开江至高黎贡山间地）。
明朝初建，西藏的政教领袖乌思藏摄帝师喃加巴藏卜在洪武五年（1372年）遣使纳贡，第二年就亲自入朝，受封为炽盛佛宝国师。明朝曾多次派使者去西藏地区，并在今西藏大部设置了乌思藏都指挥使司，在今昌都地区东部、四川甘孜和青海西南部设置了朵甘都指挥使司，在今喀什米尔地区东北部和西藏西部设置了俄力思军民元帅府；在这些机构下还分别设有主管或兼管宗教、军事、民政的阐化、阐教、辅教、赞善、护教五王，大宝、大乘、大慈三法王，俄力思三王以及行都司、万户、宣慰司、招讨司、卫、千户所等。尽管在明朝中期因国力衰落，朝廷与西藏的联系不如前期密切，但始终掌握着西藏的主权，西藏一直是明朝疆域的一部分。
今新疆、内蒙古、青海和甘肃的一部分在明朝大部分时间都外于它的疆域之外，在这些地区建立的政权主要有：
别失八里 1370年（明洪武三年）察合台汗国灭亡后其后裔所建，辖境包括今新疆除哈密和额尔齐斯河、乌伦古河以东北地区以外，境外巴尔喀什湖、塔什干以东和帕米尔高原。都城在别失八里城（今新疆吉木萨尔北破城子）。1418年（明永乐十六年）迁都亦力把里（一作亦力巴力，今新疆伊宁市），明朝人即将它改称为亦力把里。十六世纪后期，天山以北地区的东部已为瓦剌所占，其余也分裂为几部：吉利吉斯，在今巴尔喀什湖以东南一带；哈萨克，在今伊犁河流域；叶尔羌，在今塔里木河流域；土鲁番，在今天山以南东部和甘肃南部。
鞑靼、瓦剌 鞑靼的名称始见于唐代中叶，是突厥统治下的部族，以后兴起的蒙古人是其中的一支。元亡后，明朝又将蒙古高原东部蒙古成吉思汗后裔各部落都称为鞑靼。瓦剌，清以后称厄鲁特，本在叶尼塞河上游，被成吉思汗征服后成为蒙古的一部。明朝泛指蒙古高原西部和阿尔泰山一带的部族。
1368年（明洪武元年），元廷北走和林（今蒙古哈尔和林），1402年（明建文四年）取消国号，恢复部族，但各部不相统一。
1438年（明正统三年）以后，瓦剌首领脱颧统一了本部，进而征服了鞑靼，其子也先曾短期统一了蒙古各部。1454年（明景泰五年）也先死，瓦剌瓦解，各部又分裂。1480年（明成化十六年），鞑靼的达延汗出兵征服瓦剌，迫其西迁，又统一了蒙古各部。16世纪前期达延汗死后，再次出现割据局面。鞑靼疆域的南界已在明长城一线，东界也已越过大兴安岭至明辽东边墙一线。
6. 统一疆域的最终形成
建立清朝的爱新觉罗家族是东北女真部落的一支，属于明朝建州卫的一部。明万历十年（1582年），努尔哈赤的祖父建州左卫都指挥觉昌安（叫场）、父亲建州左卫指挥塔克世（塔失）遭明军误杀。为了补偿他们的冤死，努尔哈赤被袭封建州左卫都指挥使。努尔哈赤次年就以祖、父的遗甲十三副起兵，从此开始征服建州女真其他各部、海西女真和东海诸部。至1616年在赫图阿拉（今辽宁新宾东）称汗，建大金，史称后金。
后金天命二年（1617年，明万历四十五年），努尔哈赤兴兵反明，接连大败明军。以后，不仅不断攻占明朝在山海关外的据点，还多次越过长城，威胁北京。十年，迁都沈阳，称盛京。崇德元年（1636年），皇太极登位，改国号为清。到崇德八年，清朝的疆域已经扩大到明长城以北，包括今内蒙古、东北和境外外兴安岭以北、东至萨哈林岛（库页岛）间的地区。
明崇祯十七年（1644年，清顺治元年）三月，李自成进入北京，明亡。明驻守山海关的宁远总兵吴三桂引清军入关，击败李自成军。五月，清军占领北京。九月，福临（清世祖）到达北京，十月即皇帝位，北京成为清朝的首都。清军分路进攻明朝残余势力和李自成、张献忠的军队，到顺治十六年（1659年）清军占领云南，南明桂王（永历帝）逃往缅甸。至此，除福建厦门、金门等地还在忠于明朝的郑成功手中外，清朝已经拥有明朝的全部疆域了。
康熙二十二年（1683年），清军进攻台湾，郑成功之孙郑克爽投降。次年，清朝在台湾设府、县、总兵等官，隶属于福建省。从此，长期由当地人民自治的台湾岛由大陆政权设置了正式政区。
在十七世纪初，漠北的喀尔喀蒙古分为三部：土谢图汗、车臣汗和札萨克图汗。1688年（清康熙二十七年）三部发生内乱，准噶尔王噶尔丹乘机入侵。三部联合抵抗，但领土仍被噶尔丹侵占，只得南迁漠南（今内蒙古），向清朝求援。康熙二十九年噶尔丹进扰漠南，康熙下令亲征，开始了对噶尔丹的全面反击。
准噶尔是瓦剌的一部分。瓦剌在十七世纪初分为杜尔伯特、准噶尔、土尔扈特、和硕特四部，先后并吞了亦力巴里、吉利吉斯、哈萨克、叶尔羌、土鲁番诸部。其中和硕特部的固始可汗一支，自今新疆乌鲁木齐一带迁至今青海和套西（河套以西，今内蒙古蹬口以西地），1642年（明崇祯十五年）率兵进入西藏，灭了藏巴汗，与五世达赖共治西藏。准噶尔部兴起后，强占了和硕特原有的自今伊犁至乌鲁木齐的牧地，迫使土尔扈特部从塔尔巴哈台附近的雅尔（原苏联哈萨克塔匀巴哈台山以南、阿拉泊以北一带）西迁到额济勒河（今伏尔加河）下游，胁迫杜尔伯特部（原在额尔齐斯河上游）中的辉特部迁往塔尔巴哈台。到17世纪70年代以后，准噶尔部实际上控制了其他三部（土尔扈特西迁后为辉特部），占有的地域包括今新疆、西藏、青海、四川西部、甘肃西部和北部以及境外西起收尔喀什湖、帕米尔高原，东至蒙古高原的广大范围。
