北魏统一黄河流域，结束了北方四分五裂的局面，山西为北魏领地。公元534年，北魏分裂为东魏、西魏，山西绝大部分为东魏领地，南部余部为西魏领地。后来，北齐取代了东魏，北周取代了西魏。公元577年，北周灭北齐，山西地区为北周领地。
隋朝建立后，起初在地方取消了郡一级建制，在要冲诸州设总管府，以州刺史兼总管，统领邻近数州。山西境内并州、代州、隰州、朔州设总管府。后来又改州为郡，地方实行郡县两级制。山西及周边河北、内蒙古一带为太原郡、定襄郡、马邑郡、雁门郡、娄烦郡、西河郡、离石郡、上党郡、长平郡、临汾郡、龙泉郡、文城郡、河东郡、正平郡分辖。
隋炀帝以李渊为山西河东道慰抚大使，山西的名称就是来源于此。唐高祖李渊在太原起兵，建立了大唐王朝。五代十国时期，刘崇在太原称帝，建立北汉政权。
公元979年，北宋灭亡北汉后，设立河东路，公元1044年，辽国在山西地区北部设立西京道。金国统治山西时期，为河东、西京两路，1128年，河东路分为河东南路、河东北路。
元朝时期，将全国划为11个行省，山西、山东、河东为元朝腹地，属中书省。
明朝时期，公元1368年，山西地区为山西行中书省，公元1376年，改为山西等处承宣布政使司，管辖太原、大同、平阳、泽州、潞安、汾州六府，辽、沁二直隶州。其时，山西等处按察司分设冀宁、冀南、冀北、河东四道，兼察诸府、州，是为省设道的开始。
清朝时期，山西地区为山西省，明朝和清朝时期，山西的商人发展非常迅速，被称为晋商，也是中国历史上三大商帮之一，其中最著名的就是山西的票号。
民国时期，山西地区为晋系军阀首领阎锡山的管辖地区。
1949年4月，山西地区全省解放。
截至2020年，山西省共管辖11个地级市，市辖区25个、县级市11个、县81个。省会太原市，其他城市分别是：大同市、朔州市、忻州市、阳泉市、吕梁市、晋中市、长治市、晋城市、临汾市、运城市。
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