魏晋南北朝时期，这段时期在陕西建都的政权先后有西晋、前赵、前秦、后秦、大夏、西魏和北周。除大夏建国都统万城(今陕西靖边县)外，其余朝代均建都汉长安城。
西晋时期约与三国时期相同，今陕西省境内当时设有雍、梁2州及秦、司2州部分郡、县。
隋朝时期，改州为郡，实行郡、县二级制，治所在今陕西省及辖地涉及今陕西省的共14个郡，99个县。隋文帝杨坚在汉长安城东南营造面积达80多平方千米的新都城——大兴城。
唐代是中国古代的鼎盛时期，也是古代陕西最繁荣的时期。唐代长安人口最多时超过100万，是当时世界上最大的城市。
中和元年(881年)，黄巢率农民起义军攻入长安，在大明宫含元殿即皇帝位，国号“大齐”。
五代十国时期，今陕西省秦岭以北的大部地区，当时属于梁、唐、晋、汉、周;关中西部在唐末即被李茂贞占据，建立岐国，后被后唐灭掉;陕南初属前蜀，后归后蜀;北汉则占有今陕西省神府一带，
公元965年，北宋灭后蜀，控制陕西全境，设立关西道，后改为陕西路。
南宋时期，金国控制关中地区，陕南地区以秦岭屏蔽，归属南宋。
元朝初期，设立陕西四川行中书省，辖区约有今陕西、甘肃、宁夏、青海、四川五省区及内蒙古自治区河套地区。
后设甘肃等处行中书省，将陕西、四川行中书省分成陕西等处和四川等处两个行中书省。
明朝时期，陕西地区为陕西承宣布政使司，辖今陕西全境和甘肃嘉峪关以东、宁夏及青海湖以东部分地区。改奉元路为西安府，西安之名即由此而来。
崇祯十七年(1644年)正月初一，李自成改西安为长安，建立大顺政权。
清朝时期，将平凉、庆阳、临洮、巩昌、四府划出，从陕西省分置甘肃省(含宁夏)。
民国三年(1914年)六月，陕西省分为关中道、汉中道和榆林道三道。
1949年12月，陕甘宁边区辖地约为今陕、甘、宁、青、新5省区全部，山西省西半部，湖北省郧阳地区和内蒙古自治区河套及套西地区。
截至2019年，陕西省下辖10个地级市、30个市辖区、6个县级市、71个县。分别为西安市、宝鸡市、咸阳市、铜川市、渭南市、延安市、榆林市、汉中市、安康市、商洛市。
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