秦朝是中国历史上第一个大一统的中央集权制国家。公元前221年，秦朝统一六国时，秦王朝建立，此时国土面积约为214万平方公里，后北收河套、南征百越，疆域迅速扩展，国土面积达347万平方公里。
秦王朝建立之初，秦始皇采纳丞相李斯的建议，取消分封制，废诸侯，立郡县，国家管理上推行单一的郡县制，初分天下为36郡。其后，随着领土面积扩张郡县不断增加。
《史记·秦始皇本纪》记载秦始皇二十六年 （前221年）立三十六郡。《汉书·地理志》列举了秦置三十六郡。此外还有秦四十郡、四十八郡、五十四郡 之类说法。
秦朝的郡设郡守、郡尉、郡监（监御史）三个主要官职，分别掌管民政、军事和监察事务，郡守下设郡丞，作为郡守的副职，协助郡守管理辖区内民政事务。
值得一提的是，早在秦朝时期就有了“直辖市”的概念，秦王朝以首都咸阳为中心，在京畿地区设立不同于郡县的特殊行政机构，由内史统之，故称内史，其区域相当一郡，皆直辖于中央政府。
此外，秦朝还在少数民族地区设置了特殊的行政区划——道，道隶属于郡，和县平级，和现在的民族自治州类似，都属于省级行政区划管辖领导。
汉高祖刘邦鉴于秦朝朝廷孤立无援、二世而亡的下场，分封了一批诸侯王，但同时又沿袭了郡县制，使西汉前期的行政区划出现了一种郡县制与分封制并立的局面，史称“郡国并行制”。
汉初诸侯国由刘邦分封的诸侯王管理，是诸侯王的私有领地，各诸侯王不仅级别高，还有独立的军事政治体制与职权，而且多数跨数郡之地，大者甚至有四至六郡的。天下六十余郡，有四十余郡在各诸侯王手中，而汉天子所掌握的郡尚不足二十 。
历史上著名的“七国之乱”就是因为朝廷削弱诸侯王的势力所引发的。好在朝廷迅速平定诸王叛乱，同时作出了一系列规定：侯国不得超越一郡之制，剥夺军政权力，仅保留其在封地内的财政收入，侯国内高级官员改由中央指派等。实际与各郡县的郡守、县令无异。
至汉武帝时期，汉朝的疆域已经拓展到四百余万平方公里，面对历史上空前辽阔的疆域，汉武帝除了增设郡县外，在郡之上设十三行部，每个行部管辖若干郡国，但此时的行部是监察区，还不是真正意义上的行政区，（与建国前后实现的大区，如西南局、东北局制度类似）行部长官称之为“刺史”。此制度后来逐步演变为州、郡、县的三级建制。
到了汉宣帝时期，又于西域乌垒城设西域都护府，将西域正式纳入中国版图，对今后数千年的中国历史产生了深远的影响。
所以，西汉的一级行政区为“郡”和“国”，郡的最高长官称郡守，后改称太守。国的最高长官称“相”。
郡下设县，为第二级行政区划，同时沿用秦制，在少数民族聚居区设立的“道”。
根据《汉书·地理志》所载，至汉成帝元延、绥和之际西汉共设103个郡、国，除京畿地区之7郡以外，其余分属13个州刺史部（均为监察区）。另外在西北地区还设有西域都护府。
东汉的行政基本沿用西汉的郡国并行制为实体，采用郡国—县的二级管理体制，汉灵帝中平五年（公元189年）以前，州刺史仍然只是没有固定治所的高级监察官吏，而且最初品秩只有六百石，甚至不如县令。直到中平五年朝廷选重臣出任刺史，称州牧，掌管一州军民。州才从监察区变为行政区，至此，中国地方行政体系由原本的郡县两级制度变为州郡县三级制。
三国大致继承东汉的疆域及政区制度，为州、郡、县三级制。州设刺史或州牧。郡设太守。县大者置令，小者置长。三国时代，由于战争的需要，地方官员往往兼领军队，指挥作战，所以他们的权力较前代膨胀了很多。相对于地方官员的强势，中央政府对地方的约束力并不总是可以保持，尤其是在三国边境和反复争夺的地区。三国时代，曹魏、蜀汉、东吴均实行州、郡、县三级制。
晋武帝结束了三国时期近百年的战乱，于是对天下州郡重新进行合并划分，但是基本保留了三国的州制，对于原蜀汉和辽东等较难管控的地区实行进一步的划分，初全国划分为了十九个州。后对荆、扬等州重新划分，最终全国共二十一州。
晋武帝在位期间，为防止野心世族篡位，制定分封制，依人口多寡封国诸王，有大国、次国、小国三种类型。诸王仅得封地租税。其中王国如同郡，至於公国、侯国，地位等同于县。
另外，西晋在原汉朝西域地区设立西域长史府，统筹管辖西域各地事务。
东晋行政区划袭承自西晋，但是其州郡越分越多，辖区大大缩小。同时，东晋在地方行政实行双郡制度，即侨州郡和实州郡。
西晋末年，大量流民南渡。东晋朝廷为了安抚侨民及侨姓世族，以原籍州郡县名寄治别处，而无实地，这种只保留原郡县名称而无实际领地的郡县即为“侨州郡县”。
实州郡即东晋管辖疆域内原有的郡，这些郡有名有实（即有疆土）故名实州郡。
东晋偏安江左，南北构兵，疆域广狭无常，政区建置亦因而有增减。
隋朝统治时间只有37年，主要经历两代皇帝，隋文帝基本统一天下后，鉴于从东汉末年州、郡的区划混乱不堪实际，废郡置，改州、郡、县三级行政体系为州、县二级行政体系，存在了近六百年的州、郡、县三级制暂时告一段落。
隋炀帝继位后不久，又将所有的州改为郡，实行郡县二级制，从形式上恢复到了秦朝时的区划架构。
据《隋书·地理志序》记载，隋初共有州241，郡680，县1524。至大业五年郡为190，县1255。
虽然隋朝实行的是二级制，但隋廷无法同时高效管辖近两百个一级行政单位，所以隋炀帝效仿汉武帝设置监察州监督各郡职务，监察州置刺史，辅官有长史、司马等。当时隋朝有冀州、兖州、青州、徐州、豫州、扬州、荆州、梁州及雍州等监察州。
隋朝是个短暂的王朝，隋朝灭亡后，唐朝以道作为新一级行政区，恢复三级制。所以，宏观上，隋朝是中国历史上行政区划沿革中重要但是相对不成熟的一个过渡阶段。
唐朝疆域辽阔，极盛国土面积达1237万平方公里。唐朝建立初期将郡改称州，长官称“刺史”，由都督统管，实行都督、州、县三级制。贞观元年（627年），唐太宗依山川形势划全国为十道，按需要设监察性的官吏协助中央监管州级行政区。唐玄宗开元二十一年（733年），分十道为十五道，经李隆基改置，诸道的范围渐成定制。
唐朝一级行政区
道：
京畿道、关内道、都畿道、河南道、河东道、河北道、山南道、陇右道、淮南道、江南道、剑南道、岭南道、江南东道、江南西道、黔中道
都护府：
安北都护府、安西都护府、安东都护府、安南都护府、单于都护府、北庭都护府
因为唐朝内外战争频繁，除州、府、县的常规区划外，还有诸多关、军、监等以军事为主的建制。在少数民族和边境地区建立的都护府下辖有羁縻府州进行管理。到唐朝正式灭亡时，天下已经出现了四十多个道和藩镇，其中大多数由节度使管辖。
宋代的行政区划，最高一级为路，实施的三级制，最基本的是路—州（府）—县；州级单位有府、州、军、监，府地位最高，州次之，军、监更低；县级单位有县、军、监三种称呼。
北宋建立初期沿袭唐朝旧制，全国分为13个道，后汲取了唐朝藩镇割据的教训，将一级行政区划改为“路”，至道三年（997年）定全国为十五路。咸平四年（1001年）增加到十七路，天禧四年（1020年）调整为十八路，熙宁五年（1072年）再次调整，为二十三路，此时开封府作为京畿地区直接归宋庭管辖，类似于今天的直辖市，但到了崇宁五年（1106年）又将开封府改为京畿路，至此北宋共二十四路。
建炎南渡后，宋朝设立两浙东、两浙西、江南东、江南西、淮南东、淮南西、荆湖南、荆湖北、京西南、成都府、潼川府、夔州、利州、福建、广南东、广南西共十六路，1208年（嘉定元年）宋宁宗把利州分为东、西两路，至此南宋共十七路。
两宋的行政区划中还出现一些新单位——军、监。军始于唐，当时称军镇，属军事系统，多设在边区，只管军队不管民政。五代时，军不仅管兵马，也辖有土地、民政，但各军、监皆不辖县。在宋代，军则演变为地方行政区划单位。
宋代的军、监有两类：领县的或不领县的。领县的军监与府、州同级，都隶于路，但实际地位则要低于府和州；不领县的军、监与县同级，同隶于府或州。所以，宋代县级以上、路级以下的区划单位有府、州、军、监四类，县一级的区划单位有县、军、监三类。据《元丰九域志》记载，北宋全国有军37、监4个。
宋朝的路相当于现在的省，但作为一级行政区，路却没有类似于“省长”“长史”的一路之长。宋代每路设四个司：转运使司，简称漕司，长官为转运使，负责财赋和监察；提点刑狱司，简称宪司，长官为提刑官，负责一路刑狱；提举常平司，简称仓司，长官为常平使，负责一路的仓储；经略安抚司，简称帅司，长官为安抚使，负责一路军事。
这四个司都属于朝廷的派出机构，分别执行朝廷对口各部门的命令，并没有一个凌驾四司之上的机构或个人，也就是说，路无方伯！这样做的好处是，路的财、政、刑、兵等权分属不同的机构和个人掌管，也就不会对朝廷形成太大的威胁，可以有效避免唐朝藩镇的出现。
元代的行政区划实行四级管理体制，即行省—路—州（府）—县。最高一级由宋代的路改为行省，而宋代的路在元代则成了二级行政单位。值得一提的是，在元代府、州之中，有一部分是直隶府、直隶州，与路并列，下领县，所以，在元代实行死寂管理体制的同时，也有部分地区实行省—州（府）—县三级管理体制。
中国以“省”作为一级行政区划始于金代（金入主中原之初，曾出现过行省制度，但为时短暂）而真正在全国推行并作为制度确定下来则是元代。
元朝的行省制是沿袭自金国的行尚书省。元世祖入主中原后，在中央将尚书省并为中书省，总理朝政，同时在地方设立若干行中书省，作为朝廷中书省在地方的代理机构，最初是一种临时设置，并只管军事，后演变为兼管民政，其长官也由中央官吏演变为地方官吏，逐渐变成了最高一级的地方行政区域。
元朝初年的行省管辖范围都比较大，到元至治年间（1321—1323年），全国共划分为13个一级行政区：1个中书省、1个宣政院辖地、11个行中书省。
其中，中书省为朝廷中书省的直辖地区，又称都省、腹里，包括今北京、天津、山西、河北、山东以及河南和内蒙的部分地区。
宣政院辖地主要是原吐蕃势力范围，宣政院是掌管全国佛教事务的机构，除此之外还负责统辖青藏高原（今西藏）地区的军政事务。宣政院辖地的建立，标志着从元朝开始西藏正式成为隶属于中央的一个地方行政区。
另外，元朝仿制宋朝的行政区划“军”，在边境少数民族的区域内设置军和安抚司。军有直隶于行省的，也有归路统辖的；安抚司都直隶于路。
明初曾沿袭元朝的行省制，洪武九年（1376年）改行省为承宣布政使司，承宣布政使司为一级行政区，下设府和直隶州，府以下有县和属州，各直隶州以下有县，形成了一个省—府—州—县四级制与省—州—县三级制并存的大体格局。
明朝实行一省分置都、布、按三司的制度，原为防止地方权力集中。宣德后开始派部（六部）、院（都察院）大臣以总督和巡抚的名义督抚地方行政。景泰朝之后成为各省常制。总督主要署理军务，分短期与长期两种。巡抚主理民政，每省皆有。
1428年（宣德三年）以后，全国统分为两京、13承宣布政使司，关西七卫，俄力思军民元帅府。两京是北直隶和南直隶；13布政使司简称13司，俗称13省，为山东、山西、河南、陕西、四川、湖广、江西、浙江、广东、广西、云南、贵州、福建；关西七卫统治现今的青海和新疆，俄力思军民元帅府统治西藏西部和拉达克。
宣德朝之前，明朝实行一省分置都、布、按三司的制度，都指挥使司掌军事，承宣布政使司掌民政事务，提刑按察使司掌刑狱。原为防止地方权力集中，不过在实际使用中体现出一定的不便。所以到宣德以后，开始派部（六部）、院（都察院）大臣以总督和巡抚的名义督抚地方行政，景泰朝之后基本成为各省常制，凌驾于“三司”之上成为一省甚至跨省的最高长官。还有同时兼任巡抚与总督的情况，称督抚。此外，还有以监察御史为巡按，任监察之职。
清朝幅员辽阔，1662年统一中原后，为便于统治明代故土，仍沿用明制承宣布政使司，康熙初，改布政使司为省，汉地被析为十八省。省下设府（州）、县，实行省—府—县和省—直隶州—县为主的三级行政管理体系。
在边疆地区，清朝施行与内地不同的行政区划制度，乃由中央设辖区，委派重臣管理边疆军政，称之为“某某将军”辖区。如在东北设奉天（盛京）、吉林、黑龙江将军辖区，在外蒙古设乌里雅苏台将军辖区，在新疆设伊犁将军辖区等。同时在西藏、西宁设办事大臣辖区，上述将军辖区、办事大臣辖区，连同内地18省，全国共分为25个政区。
1884年（光绪十年）清廷置新疆省，1887年（光绪十三年）建台湾省，1907年（光绪三十三年）改奉天、吉林、黑龙江三个将军辖区为省，加上内地18省共为23省。清朝的23省，为中国现代省的政区划分奠定了基础。
在一些民族杂居之处及战略要地，设置了新型政区“厅”，分为省直辖的直隶厅和府辖的散厅。少数直隶厅下辖县。
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