周
魯昭公元年(晉平公十七年，前541年)，晉國荀吳率兵北征，大敗占據今太原一帶地區的無終及赤狄別族廧咎(音皋)如，太原地區始入于晉國版圖。春秋末期，晉公室勢力漸弱，智、韓、魏、趙、范、中行氏六卿專權。晉定公十五年(前497年)，趙鞅向邯鄲大夫趙午索取衛國貢獻的五百戶人口，準備遷入晉陽(故址在今太原南郊古城營一帶)。
趙午慮及與衛國的關系，遲疑延宕，為趙鞅所殺。趙午之子趙稷聯合范氏、中行氏圍攻趙鞅。史載：“秋，趙鞅入于晉陽以叛。”晉陽雖為晉國城邑，實則已為趙氏占據，成為日后立國根本。
公元前403年，晉大夫趙籍自立為侯，即趙烈侯，初都晉陽，后遷至邯鄲。至公元前248年秦伐趙取狼孟(今陽曲黃寨東)等三十七城之前，太原地區一直為趙國疆土。
秦
秦莊襄王二年(趙孝成王十八年，前248年)，秦將蒙驁攻打趙國，取榆次、狼孟三十七城，太原地入于秦。次年，于晉陽置太原郡，為太原設郡之始。
秦王嬴政元年(前246年)，晉陽叛秦，蒙驁再次率兵平定，復置太原郡如初，郡治所設在晉陽。二十六年(前221年)，秦統一六國，廢除周王朝分封諸侯國的制度，改設郡縣，以郡統縣。初分全國為三十六郡，太原郡為其中之一，轄三十七縣，治所晉陽。
西漢
漢高祖元年(前206年)，楚王項羽分封諸侯國，徙魏王豹于河東，為西魏王。分原趙國地為二，以張耳為常山王，都信都(今河北冀縣)；以趙歇為代王，都代(今河北蔚縣境內)。舊志載，此時太原地屬趙歇。次年(前205年)，魏豹降漢，旋復降楚。漢將韓信滅魏豹，平定魏地，仍設河東、太原、上黨三郡。太原地屬漢。
五年(前202年)，劉邦稱帝，國號漢，史稱西漢。漢改周封諸侯、秦設郡縣的制度，推行郡國并行、以郡國統縣的建置。六年，以太原郡二十一縣和雁門郡轄縣改置韓國，徙韓王信(韓襄王之孫)為韓王，都晉陽，以防備北方匈奴族南下。是年，韓王信上書，以晉陽距邊境較遠，移國都于馬邑(今朔州市)。不久，韓王信叛漢，降于匈奴，引匈奴冒頓單于共擊太原，曾到達晉陽城附近。
十一年(前196年)，漢將軍柴武斬韓王信于參合(今陽高東)，平定代地。漢以韓國地改置代國，封皇子劉恒為代王，都晉陽。
文帝劉恒二年(前178年)，分代國為代、太原二國，立皇子劉參為太原王，都晉陽，太原國轄原太原郡故地。四年，徙代王劉武為淮陽王，合代、太原二國為代國，以劉參為代王，都城仍設在晉陽。
武帝元鼎三年(前114年)，廢除代國，復置太原郡，轄二十一縣，治所晉陽。
元封五年(前106年)，設十三州刺史，以監察郡國。并州刺史監察太原、上黨、西河、朔方、五原、云中、定襄、雁門、上郡九郡。太原郡仍領二十一縣，郡治所設在晉陽。終西漢之世，并州及太原郡轄境、治所均無變化。太原郡所轄二十一縣為晉陽、葰人(今繁峙境內)、界休(今介休南)、榆次(今榆次北)、中都(今平遙西北)、于離(不詳)、茲氏(今汾陽南)、狼孟(今陽曲黃寨東)、鄔(今介休北，一說在平遙北)、平陶(今文水西南平陶村)、汾陽(今靜樂西)、京陵(今平遙京陵村，或說在祁縣西)、陽曲(今定襄境內)、大陵(今文水東北)、原平(今原平南)、祁(今祁縣東)、上艾(今平定南)、慮虒(今五臺東北)、陽邑(今太谷東)、廣武(今代縣西南)、盂(今陽曲大盂)。
初始元年(8年)，王莽廢漢孺子劉嬰，自立為帝，建國號新，史稱新莽。新莽時期，郡國區劃、建置無常，地名屢易，甚至一年五易地名，百姓苦不堪記憶。先是于始建國四年(12年)依《堯典》分全國為十二州，后又從《禹貢》之說分全國為九州。天鳳元年(14年)，又置州牧、部監，分合郡縣，改易官稱。分并州牧置朔部牧，將西漢太原郡領轄的界休改為界美，榆次改為太原亭，于離改為于合，茲氏改為茲同，狼孟改為狼調，平陶改為多穰，京陵改為致城，大陵改為大寧，祁改為示，陽邑改為繁穰，廣武改為信桓。
東漢
建武元年(25年)，劉秀推翻王莽，建國號漢，史稱東漢。
東漢建武初，整頓建置，廢除新莽時的建置及郡國、縣名稱，恢復西漢舊稱；仍分全國為十三州刺史部。并州刺史部仍監察太原等九郡，州、郡治所仍設在晉陽。建武二年，改太原郡為太原國，都晉陽。
經西漢末年的戰亂，戶口銳減，官職繁多，建武六年(30年)六月詔令全國并省四百余縣。西漢太原郡二十一縣中，廢去葰人、汾陽二縣；劃廣武、原平二縣屬雁門郡，上艾縣歸常山國。建武十四年(38年)廢太原國，改置太原郡，治所未變。
東漢太原郡轄晉陽、界休、榆次、中都、于離、茲氏、狼孟、鄔、盂、平陶、京陵、陽曲、大陵、祁、慮虒、陽邑十六縣。
三國
東漢末世，外戚、宦官爭權，軍閥割據，戰火又起。獻帝初平四年(193年)，并州為公孫瓚的勢力范圍；建安三年(198年)又為袁紹占據。袁紹以甥高干領并州牧。
建安十一年(206年)春，曹操征伐高干，并州及所轄太原郡地歸于魏。十八年(213年)，魏為了擴大勢力范圍，省并州，合并其地于冀州，太原郡縣屬冀。二十年(215年)，分太原郡北部置新興郡，后又分東部地置樂平郡。
魏文帝黃初元年(220年)，復置并州，改太原郡為太原國。后又廢國復置郡。并州領太原、上黨、西河、雁門及新設置的新興、樂平六郡。并州、太原郡治所皆在晉陽。
三國魏時，太原郡轄晉陽、陽曲、榆次、盂、祁、京陵、中都、大陵、平陶、狼孟、陽邑、鄔十二縣。
晉、十六國
魏咸熙二年(265年)，司馬炎迫魏元帝曹奐禪位，易魏為晉，史稱西晉。
西晉時期，沿魏并州建置未改。泰始元年(265年)，改太原郡為太原國，都晉陽。并州刺史部統太原國、西河國及上黨郡、樂平郡、雁門郡、新興郡六郡國。太康五年(284年)，廢太原國，改置為郡。
西晉之世，太原郡轄晉陽、陽曲、榆次、于離、盂、狼孟、陽邑、大陵、祁、平陶、京陵、中都、鄔十三縣。州刺史部、太原國、太原郡治所皆設于晉陽。
西晉末年，北方民族崛起，紛紛建立割據政權，互相攻戰，進入了史稱的十六國時期。
永興元年(304年)，匈奴族人劉淵于左國城(今離石東北)建立漢國，后改國號為趙，史稱前趙。
前趙不斷劫掠并州郡縣，加之并州于光熙元年(306年)發生饑荒，郡縣難以自保，州刺史司馬騰率眾萬人于冀州就食，號“乞活”。永嘉元年(307年)，晉以劉琨為并州刺史、領匈奴中郎將。
前趙嘉平二年(晉永嘉六年，312年)，劉聰派子劉粲，乘劉琨領精兵出防雁門烏丸族反叛之機，襲破晉陽，太守高喬以城降。四個月后，劉琨在代公猗盧配合下收復晉陽。經此一戰，晉陽城池殘破，軍民逃散。劉琨留部將箕澹、段繁戍守晉陽，自領兵移駐陽邑(今太谷)，招集亡散。
麟嘉元年(晉建興四年，316年)，前趙將軍石勒攻打樂平(今昔陽)，劉琨率全部精兵救援，途中被石勒設伏兵擊敗，全軍覆沒，并州震驚。留守晉陽的東晉司空長史李弘以城降石勒，太原地為前趙所占據。
光初二年(319年)冬十一月，石勒自稱趙王，都襄國(今河北邢臺)，史稱后趙，太原地歸后趙。
后趙改太原郡為太原國，屬并州刺史部轄領，都晉陽。
后趙永寧元年(350年)，冉閔滅后趙，并州為后趙刺史張平所據。為圖自保，張平先以并州六郡依附前秦苻堅，不久降前燕，東晉升平元年(357年)又降晉，皆被授以官職。張平的反復無常，不但未能自保，反而為并州引來連年戰火。
前燕光壽二年(358年)，燕王慕容儒遣司徒慕容評討伐張平，并州各郡縣紛紛投降。張平率三千兵眾棄晉陽逃往平陽(今臨汾)，復請降燕。太原地區為前燕據有。
建熙十年(東晉太和四年，369年)，東晉派大司馬桓溫伐燕。前燕主慕容暐（wěi），以割地為條件，求前秦苻堅援救。及桓溫被擊退，暐（wěi）違約。苻堅大怒，次年遣將軍王猛、楊安率步騎六萬，兵分兩路伐燕。九月，挖地道攻克晉陽，太原地又落入前秦之手。
前秦建元二十年(384年)，苻堅亡。并州刺史王騰迎苻堅庶長子苻丕入晉陽，于太安元年(385年)即皇帝位，以晉陽為都。次年，苻丕率兵與西燕慕容永戰于襄陵(今襄汾境內)，兵敗被殺，太原地區又為西燕所據。
后燕建興九年(394年)，慕容垂遣龍驤將軍張崇攻晉陽，西燕守將棄城而逃，太原地復為后燕所得。
自公元304年，止于公元394年，短短九十年間，太原地區先后為西晉、前趙、后趙、前燕、前秦、西燕、后燕交替占據。兵禍連年，境土屢分，國號幾易，治所時遷，建置不能悉詳。
北魏
公元386年，拓跋珪建立魏國，史稱北魏。
北魏皇始元年(396年)八月，道武帝拓跋珪率兵四十萬南出馬邑(今朔州)，越勾注山(今代縣境內)，大舉征伐后燕。九月占領陽曲，據西山居高臨下威脅晉陽。后燕并州牧、遼西王李農大懼，棄城夜遁。太原地歸屬于北魏。
北魏仍置并州，領太原、上黨、武鄉、樂平、襄垣五郡。并州、太原郡治所設在晉陽。北魏先后對太原郡所領縣進行了大規模的合并裁省，僅余十縣。
晉陽 太平真君九年(448年)曾省榆次并入晉陽縣。
榆次 太平真君九年并入晉陽縣，景明元年(500年)復置。
鄔縣 曾罷，太和九年(485年)復置。
平遙 省京陵縣并入平陶縣，始光元年(424年)因避太武帝拓跋燾諱改。
陽邑 太平真君九年罷，景明二年(501年)復置。
沾縣 晉屬樂平郡，太平真君九年省樂平郡析置，并劃歸太原郡。治所在今昔陽西南。
受陽 晉屬樂平郡，太平真君九年省樂平，劃歸太原郡。治所在今文水東。
長安 泰常二年(417年)置，太平真君九年罷，景明二年(501年)復置。治所在今太原南郊區。
祁縣。
中都縣。
其余晉狼孟、于離、大陵、盂四縣廢除；陽曲劃歸永安郡屬(原新興郡)，驢夷(原晉慮虒縣，太和十年復置并改)亦劃歸永安郡；原平、廣武劃歸雁門郡。
武泰元年(528年)二月，宣武帝靈皇后奉三歲的元釗即帝位于洛陽。四月，太原王爾朱榮拘靈后及幼主元釗沉于黃河，殺公卿百官一千三百余人。九月，爾朱榮入朝被誅，其從子爾朱兆自汾州入據晉陽，于建明九年(530年)奉并州刺史、太原太守、長廣王元曄為帝，仍都洛陽。晉陽落入爾朱氏之手。
普泰元年(531年)七月，北魏晉州刺史高歡率兵北討爾朱兆。爾朱兆大掠晉陽，退守秀容(今忻州西北)。高歡于晉陽建大丞相府而定居。次年正月又追擊爾朱兆于赤谷共嶺，兆自縊死。太原地復歸北魏。
孝武帝元修永熙三年(534年)，高歡另立元善見為帝，史稱東魏。并由洛陽遷都鄴城，以鄴為上都，以晉陽為下都。
北齊、北周
武定八年(550年)，高歡次子齊王高洋廢元善，建立齊國，史稱北齊。
北齊于晉陽置并州尚書省，為別都，與鄴都分治政事。仍置太原郡，治所龍山，轄七縣。
龍山 河清四年(565年)分晉陽汾河西地置。
晉陽 河清四年分晉陽汾河東地新置。
受陽 今山西文水東。
東受陽 今山西壽陽。
中都 廢榆次并入中都，并移治所于原榆次治。
平遙。
陽邑。
公元557年，魏(史稱西魏)大將軍、周公宇文覺廢魏恭帝，自立為王，建國號周，史稱北周。
北周武帝宇文邕建德五年(576年)冬十月，大舉伐齊，十二月到達并州晉陽。北齊齊王留從兄安德王高延宗守并州，自返鄴城。高延宗于晉陽僭帝位，改元德昌。次年二月，晉陽被周兵攻破，延宗被擒，并州入于北周。北周遂于晉陽設置并州總管府，又設并州宮及六府(冢宰府、司徒府、宗伯府、司馬府、司寇府、司空府)，視晉陽為都城。十二月，又廢并州宮及六府。并州總管府領太原、樂平二郡。太原郡治所晉陽，領龍山、晉陽、東受陽、中都、陽邑五縣。平遙、受陽二縣撤銷。
北周政權統治并州不足五年，于大定元年(581年)二月被隋楊堅取代。
隋
文帝開皇元年(581年)，仍沿北周制度，設并州總管府于晉陽，以晉王楊廣為并州總管。二年，廢總管府，置河北道行臺尚書省，以楊廣為尚書令。九年，又改置總管府。
煬帝大業元年(605年)，廢總管府。三年，廢州設郡。太原郡治所晉陽，領十五縣。
晉陽 開皇十年(590年)省北齊龍山縣，并入晉陽縣。十六年析晉陽地置清源縣，大業元年復省入晉陽縣。
太原 北齊晉陽縣，開皇十年曾分置陽真縣，大業元年并入太原縣。
交城 開皇十六年分北齊受陽縣置，治所在今古交市古交鎮。
汾陽 原陽曲縣，開皇六年(586年)改稱陽直；十六年又改稱汾陽，并分置盂縣，大業初廢盂縣。
文水 北魏受陽縣，開皇十六年改稱。
祁縣 北齊廢縣，開皇中復置。
壽陽 開皇十年分東受陽縣地置。
榆次 北齊中都縣，開皇中改。
太谷 舊陽邑縣，開皇十八年(598年)改稱。
樂平 舊樂平郡，開皇元年廢郡，十六年分置遼州和東山縣，大業元年廢遼州和東山縣。
和順 北齊樂平郡梁榆縣，開皇十年改稱。今和順西北。
遼山 北魏遼陽縣，北齊廢，開皇十年復置并改稱。十六年置交漳縣，大業初廢，并入遼山。今左權。
平城 開皇十六年置。在今和順境內。
石艾 漢上艾縣，北魏改。
盂縣 開皇十六年置原仇縣，大業初改稱。今盂縣。
隋季陵遲，寇盜充斥，大業十三年(617年)，以李淵為山西河東道撫慰大使、太原留守、領晉陽宮監。李氏遂起兵晉陽，一舉而滅隋。
唐
唐初建置，廢置分合頻繁。武德元年(618年)，廢太原郡，復設并州總管府，治所晉陽，轄縣沿隋太原郡十六縣。旋又分隋陽直縣地先后置撫城縣、烏河縣(今陽曲凌井店)，復析晉陽縣地置清源縣，劃榆社縣屬韓州。
武德二年(619年)九月，鷹揚校尉劉武周據馬邑作亂，并州總管李元吉懼，逃奔長安，太原地區一度被劉武周占據。三年四月，秦王李世民征伐劉武周，并州復定。隨之廢并州總管府，改置并州。析陽直縣地置汾陽(今太原北部陽曲鎮)；以盂、壽陽二縣置受州；以太谷、祁二縣置太州；以文水屬汾州；以樂平、遼山、平城、石艾四縣置遼州。并州轄縣縮減為九。
武德四年(621年)，復置并州總管府于晉陽，其年改為上總管府，領轄并、介、受、遼、太、榆、汾七州。五年又改為大總管府。六年割文水縣屬并州；又廢太州，以太谷、祁二縣屬并州。
武德七年(624年)，改并州大總管府為大都督府，并廢陽直縣，以其地析置羅陰縣(今陽曲洛陰)，改汾陽為陽曲縣，劃文水縣復屬汾州。
貞觀元年(627年)，因州縣民少官多，李世民思革其弊，對州縣大加并省。并州所屬的烏河縣省入盂縣，羅陰縣省入陽曲縣，劃文水縣復屬并州。其年，分全國為十五道，并州屬河東道。八年(634年)，廢受州，劃壽陽、盂、樂平、石艾四縣及僑置陽曲縣境內的順州燕然縣屬并州。十四年(640年)，又廢燕然縣。
武則天天授元年(690年)，于晉陽置北都，仍兼督府。中宗神龍元年(705年)，罷北都。玄宗開元十一年(723年)復置北都。按唐制，都城所在地稱府，非都城所在地稱州，因改并州大都督府為太原府。天寶元年(742年)改為北京，同時改石艾縣為廣陽縣。肅宗上元二年(761年)復罷晉陽京都稱號，次年又復北都之稱。
開元盛世之時，太原府治所晉陽，領轄晉陽、太谷、祁、文水、榆次、盂、壽陽、樂平、廣陽、清源、交城(先天二年即713年析置盧川縣于今古交爐峪口，開元二年即714年省)、陽曲十三縣，終唐季而未改。
五代十國
唐末，天下大亂。哀帝天裙四年(907年)，黃巢農民起義軍叛將朱溫滅唐建梁，史稱后梁。從此，進入五代十國時期。此時，唐河東節度使、晉王李克用鎮守太原，仍奉唐天佑年號不改，并自行置并州太原府。次年，李克用卒，子李存勖嗣晉王位于晉陽。
同光元年(923年)四月，李存勖稱帝，國號唐，史稱后唐，以太原為西京。十月滅梁，復稱太原為北京。
后唐清泰三年(936年)，河東節度使、北京留守兼大同、振武、彰國、威塞等軍番漢馬步總管石敬瑭，在契丹幫助下稱帝于晉陽，建國號晉，史稱后晉。割雁門以北及幽州等燕云十六州地于契丹。同年，后晉遷都洛陽，以晉陽為北京，置太原府。
后晉開運四年(947年)，北京留守、太原節度使劉知遠于晉陽稱帝，國號漢，史稱后漢。沿后晉稱晉陽為北京，仍設太原府，治所晉陽。
后周廣順元年(951年)，后漢樞密使、鄴都留守郭威滅后漢，建國號周，史稱后周。是年，后漢劉知遠弟劉崇為北京留守、太原尹、河東節度使，據太原稱帝，仍襲漢號，史稱北漢。廢北京及太原府建置，改置并州。北漢據守晉陽，先后與后周、北宋抗衡二十八年。北宋曾兩次進攻晉陽，皆無功而退。
北宋
宋太宗太平興國四年(979年)，趙光義率兵親征北漢。四月，北漢帝劉繼元以晉陽城降宋，北漢遂亡。趙宋深恨晉陽人民負固頑抗，便下令毀晉陽城，降太原府為并州(緊州，即四等州)軍事，移州治所于榆次；廢晉陽縣，于汾河東新置平晉縣；撤銷太原縣并入榆次縣；割交城縣隸屬大通監；以廣陽、樂平二縣屬平定軍。經此一番改置省并，并州領轄陽曲、平晉、文水、祁、太谷、榆次、清源、壽陽、盂九縣，以及大通、永利二監。七年(982年)二月，因榆次“地非要會”，將治所遷至唐明鎮(今太原城區內)。
淳化四年(993年)，效法唐朝制度，分全國為十道，太原屬河東道。至道三年(997年)，又改分全國為十五路，太原屬河東路。因太原地區北近遼，西隔河近夏，于太原設河東經略使、安撫使。
嘉祐四年(1059年)，改并州為太原府，元豐元年(1078年)置為次府，大觀元年(1107年)又置大都督府，領轄陽曲、太谷、榆次、壽陽、盂、交城(寶元二年即1039年自大通監析出)、文水、祁、清源、平晉(熙寧三年即1070年，曾廢入陽曲；政和五年即1115年復置)十縣，大通、永利二監。
金
太宗完顏晟天會三年(北宋徽宗宣和七年，1125年)十月，大舉南下攻宋。次年九月攻陷太原，地入于金。其年攻陷宋都汴梁，擄徽宗、欽宗，遂亡北宋。仍稱太原為府。
天會六年(1128年)，分宋河東路為河東北路、河東南路，各置兵馬都總管。河東北路兵馬都總管治所設于太原。改太原府為并州太原郡河東總管(簡稱太原府)。
金統治太原期間，曾于大定二十九年(1189年)分清源縣地置徐溝縣；貞祐四年(1216年)廢平晉縣，興定元年(1217年)復置；興定二年升盂縣為州，不久復改置為縣。太原府領轄忻州、平定軍兩個支郡和陽曲、太谷、平晉、清源、徐溝、榆次、祁、文水、交城、盂、壽陽十一縣，同時還領八個軍事鎮，在陽曲境內有陽曲、百井、赤塘關、天門關、凌井驛五鎮；在平晉縣境內有晉寧、晉祠二鎮；在祁縣境內有團柏鎮。
元
太祖元年(金泰和六年，1206年)，蒙古族孛兒只斤鐵木真稱帝，號曰成吉思汗皇帝。十三年(1218年)，元將木華黎伐金，攻陷太原，遂廢除金朝建置，置太原路總管府，治所陽曲(在今太原城區)。
元世祖忽必烈于至元八年(1271年)改國號為元。二十七年(1290年)，實行中書省、路、州、縣四級建置。分全國為一個中書省，十一個行中書省，一百八十五路。山西、河北、山東三地二十九路地處腹里，直屬中書省轄領。
元成宗大德八年(1304年)，太原路發生地震，長達年余。因此，九年頒詔改太原路為冀寧路，仍屬中書省。
元冀寧路直接領轄十縣、十四州，以及設在太原城內管理在城民事的錄事司。州下又領有九縣，境域遠較前代廣大。直轄十縣為陽曲、文水、平晉、祁、榆次、太谷、清源、壽陽、交城、徐溝。所轄十四州及所領縣為：
汾州 唐改西河郡為洪州，后改為汾州。金置汾陽軍。元初置汾州元帥府，至元二年(1336年)復置汾州，領西河、孝義、平遙、介休四縣。
石州 唐改離石縣為石州，又改為昌化郡，后仍為石州。宋、金、元因其名。轄離石、寧鄉二縣。
忻州 唐初置新興郡，后改為忻州，又改為定襄郡，復改為忻州。金屬太原府，元因之，領秀容、定襄二縣。
平定州 唐為廣陽縣，宋為平定軍，金改為平定州。元因其名，領樂平一縣。
臨州 唐臨泉縣，又改置北和州，后州廢，屬石州。宋置晉寧軍。金廢軍置臨水縣，屬石州。元中統二年(1261年)仍為臨泉縣，屬太原府，三年升為州。治所在今臨縣西。
保德州 原屬嵐州地，宋始置州。元因之，領河曲縣。
崞州 原為崞縣，太祖十四年(1219年)升為州。
管州 唐以靜樂縣置州，后廢，歸屬嵐州。后又為憲州(今婁煩)。宋為靜樂軍。金為靜樂郡，又改為管州。太祖十六年(1221年)，以嵐州所屬的岢嵐、寧化(今寧武西南)、樓煩三縣并入。至元二十二年(1285年)割岢嵐屬嵐州。
代州 唐置代州總管府，金改為都督府。元改為州。
臺州 唐五臺縣，屬代州。金升為臺州。元仍為臺州。
興州 唐臨津縣，又改為合河縣，屬嵐州。金升為興州。元仍為興州。
堅州 唐繁峙縣。金改置為堅州。元仍為州。
嵐州 唐、宋嵐州。金升為鎮西節度使。惠宗至元二年(1336年)省入管州，五年復置為嵐州。
盂州 原盂縣，金升為州，元仍為州。
明
元末，綱紀日紊，民心怨叛，群雄并起，天下騷然。朱元璋軍攻克大都(今北京)，滅亡元朝，蕩滅群雄，遂即帝位，建國號明。洪武元年(1368年)十二月，將軍徐達等攻取太原，敗擴廓帖木兒，山西全境平定。
明初，改冀寧路為太原府。洪武二年，沿襲元朝制度設山西等處行中書省。又于洪武三年置太原都衛，八年改為山西都指揮司，管領衛所番漢諸軍。九年(1376年)改山西等處行中書省為山西承宣布政使司，轄領府、州、縣，管理民籍，治所皆在陽曲(今太原市城區)。
明代前期，太原府轄領六州、二十二縣。其中府直轄十三縣，州轄九縣。萬歷二十三年(1595年)，割永寧州(元石州)及其屬縣歸新置的汾州府。至明末，太原府實轄五州二十縣，其中府直轄十三縣，州轄七縣。
府直轄十三縣為陽曲、太原(宋、金、元平晉縣，洪武八年改置)、榆次、太谷、祁、清源、徐溝、交城、文水、壽陽、盂(元盂州、洪武二年改置)、靜樂(元管州，洪武二年改置)、河曲(洪武二年析保德州置)。
府轄五州及其所領縣為平定州，領樂平；忻州，領定襄；代州，領五臺縣(即元臺州地，洪武二年廢州置縣)、繁峙縣(即元堅州地，洪武二年廢州置縣)、崞縣(即元崞州地，洪武二年置州置縣)；岢嵐州(洪武七年析管州地置岢嵐縣，九年升為州)，領嵐縣(即元興州，洪武二年改置為縣)、興縣；保德州(不領縣)。
清
明末，政治腐敗，稅賦苛重，民不聊生。農民起義，此伏彼起。崇禎十七年(1644年)二月八日，李自成率大順起義軍攻克太原，三月九日奪取北京，遂亡明朝。
順治元年(1644年)九月十三日，清軍圍攻太原，守衛太原城的大順將領陳永福頑強抗擊。十月三日，清軍用大炮擊破太原城西北角城墻，占領太原城。
清初，改明山西承宣布政使司為山西行省，同時保留冀寧道和太原府建置，治所皆在陽曲。沿襲明朝制度，太原府仍轄五州二十縣，其中州下轄七縣。
雍正二年(1724年)，清政府對地方建置進行了較大變動。太原府所屬保德、平定、代、忻四州升為省直隸州。同時，劃河曲、興縣二縣隸屬于保德州；盂縣、壽陽、樂平三縣隸屬于平定州；五臺、繁峙、崞縣隸屬于代州；靜樂、定襄二縣隸屬于忻州。經此一番變動，太原府僅領岢嵐一州和十縣，其中嵐縣為岢嵐州隸縣。八年(1730年)，復從保德州劃出興縣隸屬于太原府岢嵐州。乾隆二十八年(1763年)，裁清源縣并入徐溝縣。至清末，太原府轄一州十縣，其中府直轄陽曲、太原、榆次、太谷、祁、徐溝、交城、文水八縣；岢嵐州轄嵐、興二縣。原明代設在太原府的太原右衛，于順治十一年(1654年)裁并入太原前衛。雍正三年(1725年)，太原左衛、太原前衛同時裁撤。
中華民國
清宣統三年(1911年)，8月19日孫中山領導的革命黨人舉義武昌，各省紛紛響應。9月8日，太原舉義，攻克省會，擊斃清山西巡撫陸鐘琦。1912年1月1日，孫中山在南京建立中華民國臨時政府，封建專制制度壽終正寢。
民國二年(1913年)，對清代建置進行了大規模的改革，廢除了道、府、直隸州、州的建置，改州為縣，地方政府實行省、縣兩級建置。于太原置中路觀察使，原太原府所屬岢嵐州改置為縣，并恢復清源縣建置。
民國三年，5月23日，改中路觀察使為冀寧道，治所陽曲，下轄陽曲、太原、榆次、太谷、祁縣、交城、文水、徐溝、清源、岢嵐、嵐縣、興縣、汾陽、孝義、介休、平遙、臨縣、中陽、石樓、離石、平定、壽陽、盂縣、昔陽、長治、長子、屯留、襄垣、潞城、平順、壺關、黎城、晉城、榆社、和順、武鄉、沁縣、沁源、高平、陽城、沁水、陵川、遼縣四十三縣。
民國五年，廢除清源縣并入徐溝縣，六年復置清源縣，七年析離石縣地置方山縣，冀寧道轄縣增為四十四縣。
民國十年(1921年)，山西省政府在省會設置市政公所，管理省城以及城周圍東至耙兒溝，西至汾河，北到新城，南到大營盤范圍內的市政建設。十二年，又將市政公所管轄區劃分為四個區。一區署設在紅市牌樓，二區署設在前所街，三區署設在西羊市，四區署設在西緝虎營。市政公所及其所屬各區，未列為地方行政建置。
據民國二十五年(1936年)實業部所編《中國實業志·山西卷》記載：民國十六年(1927年)，太原確定市的建置，隸屬山西省政府直轄。十九年廢除冀寧道，各縣歸省直轄。至民國二十一年(1932年)，太原市轄五個區。
民國二十六年(1937年)，11月18日，日本軍隊侵占太原。三十四年(1945年)，8月14日，日本國宣布無條件投降，八年抗日戰爭勝利結束。8月30日，民國山西省政府返回太原市，仍沿日軍侵占太原時期劃定的市區范圍，東至港道，西至虎峪，南至嘉節，北至新城。市轄五個行政區。
三十六年，4月，市轄內八區、外八區共十六個區。
民國三十七年(1948年)，中國人民解放軍先后解放晉中各縣，兵臨太原城下。10月17日，于榆次成立太原市政府。次年3月1日，太原市政府與晉中行政公署合并成立太原市政府，仍駐榆次縣，隸屬于華北人民政府領導。太原市政府轄三個專區十九個縣和尚待解放的太原市十六個區。一專署駐盂縣，轄盂縣、忻縣、陽曲、平定、壽陽、五臺、定襄七縣；二專署駐汾陽，轄汾陽、孝義、文水、交城、清源、徐溝、晉源七個縣；三專署駐榆次，轄榆次、太谷、祁縣、平遙、介休五縣。
民國三十八年(1949年)，4月24日，中國人民解放軍攻克太原。當日下午，太原市政府由榆次遷入太原市區，駐精營東邊街。5月6日，太原市政府更名為太原市人民政府。27日，將市轄內八區、外八區十六個區合并為八個區，同時將“區公所”名稱更為區人民政府。太原市轄八區、三專區十九縣。9月1日，山西省人民政府成立，太原市人民政府管轄的三個專區十九個縣交由省人民政府直轄。
1949年10月1日，中華人民共和國成立，此后建置沿革詳見《方域》。
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