早在遠(yuǎn)古時期，就有人類在吉林省這塊土地上繁衍生息。距今約5～1萬年前出現(xiàn)的“壽山仙人洞”、“榆樹人”、“安圖人”、“青頭山人”，是吉林省古人類文明形成的重要標(biāo)志。
舜、禹至夏商周時代，吉林省境內(nèi)的古代民族就開始與中原王朝建立了具有隸屬性質(zhì)的貢納關(guān)系并逐漸成為中華民族的重要組成部分。這一時期形成了肅慎、濊貊、東胡、山戎、夫余等各民族地方政權(quán)。
漢武帝元封三年（前108），滅衛(wèi)滿朝鮮設(shè)玄菟郡，管轄吉林省東南部。東部和南部的長白、圖們、敦化、和龍、汪清、龍井、琿春、延吉等市縣，先后屬蒼�？ぁ⑴R屯郡、樂浪郡；通化、集安、梅河口、靖宇、白山等市縣則先后屬真番郡、玄菟郡。這是吉林地區(qū)進(jìn)入中原王朝行政建置之始。
前37~668年間，高句麗活躍于吉林省，曾定都于集安丸都山和國內(nèi)城，與東漢、曹魏、隋朝等中央政權(quán)時戰(zhàn)時和，鼎盛時期其勢力范圍包括吉林東南部、遼河以東和朝鮮半島北部。
唐高宗總章元年（668），唐朝和新羅聯(lián)合滅高句麗，設(shè)置安東都護(hù)府， 西北部地區(qū)屬唐室韋都護(hù)府。 圣歷元年（698），粟末靺鞨首領(lǐng)大祚榮，在敦化東牟山立“震國”，先天二年（713）受唐玄宗冊封始號渤海國，統(tǒng)治了吉林省大部分地區(qū)。后曾定都和龍和琿春，926年為契丹所滅，設(shè)東丹國，在西部設(shè)黃龍府。
遼朝時期，吉林省大部分隸屬東京道，西部為上京道管轄。
金朝在其轄境設(shè)上京路、北京路、東京路、成平路、海蘭江路，基本覆蓋今吉林省全境。 貞祐三年（1215）女真人蒲鮮萬奴建立東真國，1233年為蒙古所滅。
元朝隸屬于遼陽行省，為開元路、北達(dá)達(dá)路、中書省泰寧路及中央樞密院直領(lǐng)的成平府轄區(qū)。
明朝大部分隸屬奴兒干都司，西部的洮南一帶屬大寧都司的泰寧衛(wèi)，東南部一帶為建州衛(wèi)，為建州女真發(fā)源地之一。
清順治十年（1653年），設(shè)寧古塔昂邦章京。清康熙十二年（1673年），清廷建吉林城，命名“吉林烏拉”，吉林由此得名，隨后寧古塔將軍駐地遷移至吉林市。
乾隆五年（1740）頒布了“流民歸還令”，對山海關(guān)以東地區(qū)施行封禁政策。但清政府的封禁政策并未能阻止為生活所迫的華北大批漢族農(nóng)民流入吉林省中部一帶，并向北、向東、向西擴(kuò)展。
1757年，寧古塔將軍改為吉林將軍，“吉林”由原來城邑名稱擴(kuò)大為行政區(qū)稱謂。 吉林將軍轄區(qū)大體包括松花江、綏芬河、牡丹江、圖們江流域，西起開原威遠(yuǎn)堡邊門，東至烏蘇里江兩岸和庫頁島在內(nèi)的沿江及海中諸島，北起外興安嶺至日本海及黑龍江下游，南至長白山區(qū)。
1800年，增設(shè)長春廳，為長春建制之始。1803年（嘉慶八年），清政府廢止禁令。
1860年，中俄簽訂了《中俄北京條約》，原屬吉林省的沿海地區(qū)被割讓給俄國，吉林變成了內(nèi)陸省。
1878年（光緒四年）吉林設(shè)置墾務(wù)局，大事墾殖，經(jīng)濟(jì)面貌大為改觀，并逐步形成東部的農(nóng)林地區(qū)，中部的農(nóng)業(yè)地區(qū)和西部農(nóng)牧地區(qū)的差異特點(diǎn)。
1907年，正式建吉林行省，設(shè)吉林巡撫（吉林省第一任巡撫為顧肇熙），省會設(shè)于吉林市。光緒帝嘗試通過政治改革挽回清朝內(nèi)憂外患的局面，他首先發(fā)布諭旨：裁撤東北三將軍，設(shè)立奉天（今遼寧）、吉林、黑龍江三省；改盛京將軍為東三省總督。
1908年，吉林省組成巡撫衙門，吉林將軍、吉林分巡道隨之廢除，吉林巡撫成為吉林省最高民政長官，并兼理旗務(wù)。同年，吉林省仿照關(guān)內(nèi)行省之例，先后在省下置四路分巡兵備道。
1912年吉林省作為南京臨時政府的22行省之一，區(qū)劃沿清舊制不變。2月12日，清朝末代皇帝愛新覺羅·溥儀下詔退位，268年的清朝統(tǒng)治與兩千多年的封建帝制宣告結(jié)束。4月15日，袁世凱下令各省督撫均改稱都督。陳昭常任吉林省都督。
1926年，中共北滿地委在吉林省建立長春支部。 1930年，于和龍縣藥水洞成立東北地區(qū)第一個農(nóng)村蘇維埃政權(quán)。“九·一八”事變前，邊界狀況是：西界奉天，北界黑龍江，南至圖們江外韓國，東界蘇聯(lián)。
二十世紀(jì)初，東北成為俄、日帝國主義進(jìn)行殖民擴(kuò)張的角逐之地。在五四運(yùn)動的推動和后來五卅運(yùn)動的影響下，吉林大地不斷掀起反帝愛國斗爭風(fēng)潮。民族工商業(yè)有所發(fā)展，出現(xiàn)了更多具有近代規(guī)模的城市。1932~1945年期間，吉林省為東北抗日義勇軍和東北抗日聯(lián)軍的游擊戰(zhàn)場，這一時期有楊靖宇、魏拯民、王德泰、王德林等抗日英雄。
1931年9月18日，日本帝國主義悍然發(fā)動“九一八事變”，侵占了中國東北，吉林淪為日本的殖民地。9月19日，日軍占領(lǐng)長春、四平等地。21日，吉林城淪陷。吉林省代主席、東北邊防軍副司令長官公署參謀長熙洽降日。11月12日，吉林省抗日政府在賓縣成立，誠允任代理主席。1932年3月9日，偽滿洲國傀儡政權(quán)正式建立，以溥儀為執(zhí)政，年號“大同”，定都“新京”（今長春）。1934年，日本改“滿洲國”為“滿洲帝國”，改“執(zhí)政”為“皇帝”，改年號“大同”為“康德”。
1945年8月8日，蘇聯(lián)對日宣戰(zhàn)。9日零時，蘇軍向日本關(guān)東軍發(fā)動全面進(jìn)攻。8月15日，日本天皇宣布無條件投降，吉林光復(fù)。8月18日，溥儀在通化宣布退位，偽滿洲國滅亡。
1945年10月25日，中共中央東北局決定在長春成立吉合區(qū)黨委。同時成立吉合區(qū)行政委員會，主任委員周保中。轄區(qū)包括吉林、合江以及松江之珠河以東地區(qū)。這是吉林省建立的第一個省級人民政權(quán)。11月10日，中共中央東北局決定撤銷吉合區(qū)黨政軍機(jī)構(gòu)，成立中共吉林省工作委員會。12月27~30日，在永吉縣岔路河鎮(zhèn)召開吉林省人民代表會議，出席會議的正式代表55人，列席代表9人。周保中任中共吉林省政府主席。
吉林省政府成立時，省屬市縣已由1945年11月10日中共吉林省工委成立時轄屬的3市23縣，調(diào)整為轄長春、吉林2市和長春、榆樹、德惠、九臺、通陽、永吉、蛟河、舒蘭、磐石、樺甸、敦化、延吉、和龍、汪清、琿春、安圖等16縣，至1946年5月下旬部分市、縣被國民黨軍占領(lǐng)之前，均已成立了市、縣政府，轄區(qū)人口650余萬人。
1945年11月25日，中共永吉地委征得駐吉蘇軍同意，成立吉林市民主政府，至1946年5月28日隨軍撤出，吉林市被國民黨軍隊(duì)占領(lǐng)。
1945年8月，日本戰(zhàn)敗投降，國民黨成立“吉林地方治安維持會”。后把東北劃成9省，吉林省領(lǐng)長春、吉林2市和永吉、榆樹等18縣1旗。
1946年5月，共產(chǎn)黨軍隊(duì)從吉林市撤出，國民黨在此成立了吉林省政府。同時中共發(fā)起了四次“四平戰(zhàn)役”。
1946年11月，在吉林東南部發(fā)起了“三下江南，四保臨江”，成功粉碎了國民黨軍隊(duì)的進(jìn)攻。
1948年3月9日，中共占領(lǐng)吉林市。3月10日，中共吉林省政府遷至吉林市。
1948年10月19日，駐長春國民黨守軍起義投誠，長春解放。自此吉林省全境解放。
1949年4月21日，長春市政府由東北行政委員會直屬改由吉林省政府直屬，東北劃分為6省。
新中國建立初期，吉林省轄2個市、2個專區(qū)、1旗、22個縣和1個工業(yè)特區(qū)。
1954年，東北行政區(qū)劃調(diào)整，將原黑龍江省的7個縣劃歸吉林省，與原屬吉林的乾安縣共同組建白城專區(qū)；將原遼東省的1市9縣劃歸吉林省，設(shè)立通化專區(qū)；將原遼東省的遼源市、西安縣、東豐縣和原遼西省的四平市、雙遼縣、梨樹縣劃歸吉林省管轄。東北6省改為4省，吉林省與黑龍江省、遼寧省以兩省新劃歸吉林省的市、縣界線為省界，與朝鮮、蘇聯(lián)國界仍舊。
1954年9月27日，長春直轄市改為省轄，省會遷往長春。
1969年，內(nèi)蒙古自治區(qū)的哲里木盟和呼倫貝爾盟的1縣1旗劃歸吉林省，1979年又劃歸內(nèi)蒙古自治區(qū)。從此，吉林省行政區(qū)劃延續(xù)至今。
2016年2月3日，《國務(wù)院關(guān)于同意設(shè)立長春新區(qū)的批復(fù)》（國函〔2016〕31號）同意設(shè)立長春新區(qū)。長春新區(qū)范圍包括長春市朝陽區(qū)、寬城區(qū)、二道區(qū)、九臺區(qū)的部分區(qū)域，規(guī)劃面積約499平方公里。
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