辽朝时期，吉林省大部分隶属东京道，西部为上京道管辖。
金朝在其辖境设上京路、北京路、东京路、成平路、海兰江路，基本覆盖今吉林省全境。贞祐三年（1215年）女真人蒲鲜万奴建立东真国，天兴二年（1233年）为蒙古所灭。
元朝隶属于辽阳行省，为开元路、北达达路、中书省泰宁路及中央枢密院直领的成平府辖区。
明朝大部分隶属奴儿干都司，西部的洮南一带属大宁都司的泰宁卫，东南部一带为建州卫，为建州女真发源地之一。
清顺治十年（1653年），设宁古塔昂邦章京。清康熙十二年（1673年），清廷建吉林城，命名"吉林乌拉"，吉林由此得名，随后宁古塔将军驻地迁移至吉林市。乾隆五年（1740年）颁布了"流民归还令"，对山海关以东地区施行封禁政策。但清政府的封禁政策并未能阻止为生活所迫的华北大批汉族农民流入吉林省中部一带，并向北、向东、向西扩展。乾隆二十二年（1757年），宁古塔将军改为吉林将军，"吉林"由原来城邑名称扩大为行政区称谓。吉林将军辖区大体包括松花江、绥芬河、牡丹江、图们江流域，西起开原威远堡边门，东至乌苏里江两岸和库页岛在内的沿江及海中诸岛，北起外兴安岭至日本海及黑龙江下游，南至长白山区。
嘉庆五年（1800年），增设长春厅，为长春建制之始。嘉庆八年（1803年），清政府废止禁令。咸丰十年（1860年），中俄签订了《中俄北京条约》，原属吉林省的沿海地区被割让给俄国，吉林变成了内陆省。光绪四年（1878年）吉林设置垦务局，大事垦殖，经济面貌大为改观，并逐步形成东部的农林地区，中部的农业地区和西部农牧地区的差异特点。光绪三十三年（1907年），正式建吉林行省，设吉林巡抚（吉林省第一任巡抚为顾肇熙），省会设于吉林市。光绪帝尝试通过政治改革挽回清朝内忧外患的局面，他首先发布谕旨：裁撤东北三将军，设立奉天（今辽宁）、吉林、黑龙江三省；改盛京将军为东三省总督。光绪三十四年（1908年），吉林省组成巡抚衙门，吉林将军、吉林分巡道随之废除，吉林巡抚成为吉林省最高民政长官，并兼理旗务。同年，吉林省仿照关内行省之例，先后在省下置四路分巡兵备道。民国元年（1912年），吉林省作为南京临时政府的22行省之一，区划沿清旧制不变。
