十六國時期，各國為了「務廣虛名」，在各自統治的較小區域之內，任意分置許多的州。漢晉時期的一州之地，往往被分成四五個州，於是州制開始混亂。而且在州的命名上，也不是依據其各自所在的地域來定，而是取自全國各地。下面即將這一時期疆域政區的具體情況作一概述。
（1）漢、前趙
西晉永安元年（304年），匈奴左賢王劉淵以助成都王司馬穎為名，在離石（今山西離石）起兵，不久就遷至左國城（今離石縣北），稱漢王。永嘉二年（308年），遷都蒲子（今山西隰縣），十月，劉淵稱帝，國號漢。第二年遷都平陽（今山西臨汾市西南）。永嘉五年（311年），漢軍攻入洛陽，晉懷帝被俘。建興四年（316年），又兵臨長安，晉愍帝出降，西晉滅亡。317年前後，漢的疆域北至陰山、今桑乾河、燕山，南至淮河、秦嶺，西至黃河、隴東。劉淵在平陽（今山西臨汾西南）設置了雍州，在離石（今山西離石）又設置了幽州。
318年，漢主劉粲被權臣靳准所殺，本已攻佔了關中的漢將劉曜便在長安稱帝，與另一位攻佔了關東的漢將羯人石勒一起興兵討伐。第二年，劉曜把國號由漢改為趙，建都長安，史稱前趙。
前趙初建時的疆域東起洛陽，西至隴西黃河，北到渭北高原和今天的山西西南。前趙在境內也虛設了一些州，在上邽（今甘肅天水）設立了秦、涼二州，在高平（今甘肅固原）設立了朔州，在北地（今陝西耀縣）設立了幽州，在仇池（今甘肅武都）設立了益州，號稱有雍、秦、涼、朔、並、幽、益等七州三十四郡之地。後來前趙遭受石勒建立的後趙的打擊，退至關中。328年，石勒大破前趙軍，劉曜被俘。又過了一年，後趙大將石生攻下關中，前趙滅亡。
（2）後趙、冉魏
在319年劉曜建立趙國（前趙）的同時，石勒也自稱趙王，建都襄國（今河北邢台），與前趙分裂，史稱後趙。330年，石勒即帝位。五年後，石虎即位後遷都於鄴（今河北臨漳）。在後趙滅掉前趙後，疆域達到極盛，東濱大海，西到今內蒙古河套地區，南逾淮、漢，北至今天的河北東北部、山西北部。在這樣的一片區域中，後趙設有司、洛、豫、兗、冀、青、幽、營、並、朔、雍、秦等十二州，控制著大約一百個郡。
後趙末年發生內亂，349年石虎死後，他的養孫石閔殺趙主，並在境內屠殺一切羯人和胡人。石閔是漢人，第二年，他便恢複本姓冉，自立為帝，改國號為魏，後趙亡。當時後趙境內大亂，各地紛紛自立，冉魏實際控制的區域有限。352年，冉魏被前燕所滅。
（3）前燕
西晉末年，鮮卑慕容部首領慕容廆佔據了今天的大凌河流域。他的兒子慕容皝繼續擴張，佔有遼東半島，並向西拓展到了灤河流域。337年，慕容皝稱燕王，都於昌黎郡（今遼寧義縣），後遷都龍城（今遼寧朝陽市），史稱前燕。
前燕滅掉冉魏後，遷都薊城（今北京市），不久又遷至鄴。前燕的最大疆域東至遼東半島，北至今桑乾河、燕山、內蒙古赤峰市一帶，南至淮河，西至今山西北部和沁水流域以東。在這一領域內，前燕一共設置了平、幽、中、洛、豫、兗、青、冀、並等九個州，下轄七十四個郡。370年，前燕亡於前秦。
（4）前涼
西晉惠帝永寧元年（301年），張軌求得涼州刺史一職，據有河西。西晉滅亡後，張氏仍世代據有涼州，史稱前涼。
前涼都姑臧（今甘肅武威），其疆域以河西走廊為主，東起黃河，西至玉門關（今甘肅西界），南起祁連山，北至居延澤（在今內蒙古額濟納旗），設立了涼、河、沙、定、商、秦六州，下領三十二郡。在前涼後期，還控制了西域，設置了西域長史。376年為前秦所滅。
（5）成漢
晉惠帝元康八年（298年），關中連年饑荒，巴氐（原在巴地的一支氐人，東漢末年遷至隴東和關中）首領李特率流民進入蜀地。到了晉惠帝永寧元年（301年），益州刺史羅尚限令流民在七月返鄉，流民要求秋收後出發也未能獲得准許。於是，在當年的十月，流民們眾推李特等為首領，在綿竹（今四川德陽市北）起兵，進攻成都。三年後，李雄稱成都王。又過了兩年，李雄稱帝，國號大成。由於後來李壽在338年改國號為漢，史稱成漢。
成漢的疆域大致包括有今天四川省除川西高原部分和漢中盆地的西部。在這一區域，原來設有梁、益、寧三州，李雄稱帝後，分梁州，在巴郡（治今重慶）虛設了荊州；分寧州，在興古郡（治今雲南硯山北）設立了漢州。李壽時，又分寧州，在牂柯郡設置了安州。這樣，成漢境內一共有六個州，下統三十一郡。346年，東晉大將桓溫伐成漢，成漢亡。
（6）前秦
後趙的石虎死後，原先被強制遷徙到關東的氐人，在苻洪率領下起兵，打回關中。350年，苻洪的兒子苻健進入關中，佔據長安。第二年自稱天王，國號大秦，史稱前秦。
357年，苻堅即位後，平定關中，又先後滅掉前涼、前燕和代，並在373年奪取了東晉的梁、益二州，佔據了四川盆地。382年，苻堅遣呂光進軍西域。兩年後，呂光控制了東漢西域都護府的全部轄境，在龜茲（今新疆庫車）設置了西域校尉。到383年淝水之戰前，前秦完全統一了北方，領域南到淮河、今天的重慶萬州以西長江一線，北到蒙古高原，西到今天的新疆吐魯番盆地東部、祁連山、湟水流域、岷山、川西高原東部，東到遼東半島，在十六國之中，疆域最廣。擁有司、雍、洛、秦、南秦、豫、東豫、並、冀、幽、平、涼、河、梁、益、寧、兗、南兗、青、北徐等二十州。淝水戰敗後，前秦土崩瓦解，後燕、後秦、西燕、西秦、後涼等政權紛紛自立。385年，苻堅被後秦俘殺。前秦殘餘勢力在關中西部和隴東一帶又維持了一段時間，到394年，滅於後秦。
（7）後秦
384年，羌人首領姚萇在渭北牧地起兵，自稱萬年秦王，史稱後秦。
386年姚萇進入長安後稱帝，國號大秦。滅掉前秦後，後秦的疆域大致有河套以南、今陝西秦嶺以北、山西西南部、寧夏大部和甘肅天水以東部分，與前秦的西北半壁之地基本相當。擁有司、雍、秦、涼、河、並、冀、南秦等八州，下轄五十郡。403年，南涼和北涼進攻後涼，後涼主投降後秦，但是由於後涼的疆域不久就被諸涼瓜分，後秦只奪取了西秦的部分領土。407年後，渭北高原以北被夏赫連勃勃所佔，但後秦從後燕和東晉手中奪取了黃河以南今天河南的大部分地區。417年，東晉劉裕率軍北伐，兵臨長安，後秦主姚泓出城投降，後秦滅亡。
（8）後燕
在前燕末年，前燕宗室慕容垂由於受到猜疑而投降前秦，為苻堅所重用。苻堅失敗後，慕容垂於384年自立為燕王，史稱後燕。兩年後稱帝，定都中山（今河北定州）。
後燕收復了遼東舊地，又在394年消滅了西燕，同年佔有今山東。到第二年，後燕疆域的東、西、北三方面大致恢複了前燕的舊界，南面則只到達今山東南界、河南洛陽至商丘一帶，擁有冀、幽、平、營、兗、青、並、雍、豫等九州，統轄五十五個郡。397年，北魏軍隊攻克中山，後燕主被迫遷都到鄴。第二年，慕容德建立南燕，今天的山東境內已不再為後燕所有。後燕的都城遷回龍城，疆域縮小到前燕初期的範圍，但是東部已被高句麗奪取，只有遼河以西至灤河下游的地區了。407年，後燕被北燕取代。
（9）南燕
398年，後燕的大部分疆域被北魏攻佔，慕容垂的弟弟慕容德先據有滑台（今河南滑縣東舊縣），稱燕王，史稱南燕。隨後，南燕向東南發展，攻佔了青、兗二州，控制了今天山東的大部分地區。翌年，定都廣固（今山東青州市西北）。
南燕極盛時期的地域，東到大海，南到今天的江蘇北部，西到山東西部，北到黃河，號稱有青、兗、徐、並、幽五州十二郡，實際上不過青、兗二州的原來區域及徐州的北部而已。410年，東晉劉裕北伐，率軍攻佔廣固，南燕滅亡。
（10）北燕
407年，後燕將軍漢人馮跋等擁立慕容云為主，殺後燕主慕容熙。慕容雲恢複本姓高（高句麗人），稱天王，史稱北燕。兩年後，高雲被殺，馮跋繼位，定都龍城（今遼寧朝陽）。
北燕擁有後燕故土遼西之地，大致相當於今天的河北薊運河以東及遼西地區，號稱有平、幽、冀、並、青等五州十二郡，實際上只有晉初的平州與幽州的東北隅罷了。436年，北燕被北魏滅掉。
（11）西秦
385年前秦苻堅失敗後，隴西鮮卑首領乞伏國仁佔據苑川（今甘肅榆中東北），自稱大單于，史稱西秦。388年，乞伏國仁死，其弟乞伏乾歸繼位，遷都金城（今甘肅蘭州西北）。
西秦疆域狹小，雖然設置了十