（1）實土與非實土都司衛所
明代中央政府的直轄版圖實際上是由兩種類型的地域組成的，一是布政使司府州縣系統，一個則是都司衛所系統。
都司衛所，是明代的地方軍事機構。在宣德年間，都司衛所的設置成為定製。全國一共有十六都司、五行都司和二留守司。明代的十三布政使司都各有一個都司，長官稱為都指揮使，與布政使司同治一地，掌管一省的軍政，統轄所屬衛所。這十三個都司是：①山東都司，治濟南府；②浙江都司，治杭州府；③江西都司，治南昌府；④福建都司，治福州府；⑤湖廣都司，治武昌府；⑥山西都司，治太原府；⑦河南都司，治開封府；⑧廣東都司，治廣州府；⑨廣西都司，治桂林府；⑩陝西都司，治西安府；⑪四川都司，治成都府；⑫貴州都司，治貴陽府；⑬雲南都司，治雲南府。
至於其他三個都司及其所統轄的衛所，全都設置在邊地，這三個都司的名稱是：①遼東都司，治所在遼中衛（今遼寧遼陽），統轄相當於今天遼寧省的大部分地區；②大寧都司，先治大寧衛（今遼寧寧城西），轄區相當於今天河北長城以北及遼寧西拉木倫河以南地區，永樂元年（1403年），治所內遷到保定府（今河北保定）；③萬全都司，治所在宣府左衛（今河北宣化），轄境與今天河北省內外長城間的赤城、懷來以西與宣化、陽原以北地區大致相當。
行都司設在「邊境海疆」之地，治所不設在省會城內，用來輔助本省都司，管理一部分衛所。明代先後設置了以下的行都司：陝西行都司，治所設在甘州衛（今甘肅張掖）；山西行都司，治所設在大同府（今山西大同）；福建行都司，治所設在建寧府（今福建建甌）；四川行都司，治所設在建昌衛（今四川西昌）；湖廣行都司，治所設在鄖陽府（今湖北鄖縣）。
留守司主要是為了守護皇陵而設立，長官稱為留守。洪武十四年（1381年）在安徽鳳陽府朱元璋的老家設置的中都留守司，就是專門守護皇陵的；而嘉靖十八年（1539年）在湖廣承天府（今湖北鍾祥）設立的興都留守司，就是為了專門守衛顯陵（嘉靖皇帝父親的陵墓）的。
都司、行都司原來都是隸屬於大都督府的，朱元璋為防止中央軍權過於集中，在洪武十三年（1380年）下令，分大都督府為五軍都督府，於是都司與行都司又改屬五軍都督府。嘉靖以後，浙江、山東、遼東都司屬左軍都督府；陝西、四川、廣西、雲南、貴州都司及陝西、四川行都司屬右軍都督府；中都留守司、河南都司屬中軍都督府；興都留守司、湖廣、福建、江西、廣東都司及湖廣、福建行都司屬前軍都督府；大寧、萬全、山西都司及山西行都司屬後軍都督府。
在都司與行都司之下，設有衛所。衛所軍是明朝的常備軍，按衛、所兩級進行編製。衛是衛指揮使司的簡稱；所又分千戶所及百戶所。明太祖朱元璋在統一全國的過程中，下令廢掉元代的樞密、平章、元帥、總管、萬戶等官號，而把他們所率領的部下，每五千人為指揮，千人為千戶，百人為百戶，五十人為總旗，十人為小旗。
洪武元年（1368年），劉基奏立軍衛法，分屯設兵，控扼要害，於是在京師和全國各地便星羅棋布地設立了許多衛所。一般來說，軍事重要的一府之地設所，數府地區設衛。到了洪武七年（1374年）更定製度，每衛設前、後、中、左、右五個千戶所，如不止五所，則用前前、後後、左左、右右、中前、中後、中中、中左、中右等名。大約以五千六百人為一衛，一千一百二十人為一千戶所，一百一十二人為一百戶所。一衛統領十千戶所，一千戶所統領十百戶所，每個百戶所統領二總旗（每五十人為一總旗），一總旗統領五小旗（每十人為一小旗）。衛的長官稱指揮使，所的長官叫千戶、百戶。另有守御千戶所，獨處一地，以守御某地為名，除少數隸屬於衛外，大部分都直屬於都司。此外，還有以農牧為主的屯田、群牧等千戶所。
衛所又有京衛和外衛的區別。京衛除上直衛親軍及部分非親軍衛外，隸屬於五軍都督府；外衛即駐在地方的衛所，兩直隸的隸屬於五軍都督府，其他的則隸屬於都司、行都司、留守司。另有護衛王府的王府護衛和掌管侍衛儀仗的儀衛司，等級與千戶所相同。明朝的衛所置廢無常，根據史書的記載，明朝初年有內外衛三百二十九個，守御千戶所六十五個，到了明朝末年，變為四百九十三個衛，二千五百九十三個所，三百一十五個守御千戶所。
衛所軍兵由特定的軍戶充當，從來源上看，大體可以分為「從征」、「歸附」、「謫發」、「垛集」等四類。「從征」就是原來參加農民起義軍的諸將所部兵；「歸附」就是元朝軍隊、元末各起義部隊和割據勢力部分向朱元璋投降的人；「謫發」就是由於犯罪而被罰充軍的人；「垛集」就是徵兵。其中的最後一類「垛集」，是明朝衛所軍隊的最大來源。這些軍戶都別立戶籍，稱為軍籍。在明朝，軍籍和民籍是有嚴格的區分的。軍籍屬於都督府，而民籍屬於戶部。衛所軍士不受普通行政官吏的管轄，在身份、法律和經濟地位上都與一般的平民百姓不同。如果普通的民戶中有一丁被招募成為了兵士，他的一家人便要永遠從軍，不能再脫離軍籍，成為世襲，而且還要住在被指定的衛所內。在衛軍士除本身為正軍外，其子弟稱為余丁或軍余，將校的子弟則稱為舍人。壯丁死亡或老病，便由次丁或余丁替代。如果衛所軍士一家已全部死亡，那就必須到原籍勾取同族的人前來頂丁。
明代都司衛所的任務是對外防止侵略、鞏固邊防，對內鎮壓人民的反抗、維護中央集權的統治。國家有事，便由中央政府任命將領擔任總兵官，率領衛所軍士前去征戰。等到戰爭結束後，總兵官返回朝中，軍士們則回到自己原來的衛所駐地。
起初都司衛所設置時，是純粹的軍事機構，與地方行政沒有任何關係。但後來隨著邊境府州縣的廢除，該地民政便歸於都司衛所兼管。同時，在不設府州縣的地區又設置了都司衛所，既管軍事，又負責民政。這些衛所不僅是軍事組織，同時也是地方上的一級行政區劃，史書上把這部分地區的衛所，叫做實土衛所。其中的衛與府州相當，而所又與州縣大致同級。至於內地的衛所，由於設置在府州縣境內，軍戶及屯田錯雜於民間，不能自成區域，只是純粹的軍事組織，因此被稱為非實土衛所。
在明代的十六個都司、五個行都司當中，也有實土與非實土之分。遼東都司就全是實土，萬全都司大部分為實土，大寧都司初治大寧路時全為實土，後來內遷僑治在北直隸保定府境內後，便不再有實土。內地的十三個都司及其所轄的衛所，由於設在各省的府州縣境內，絕大多數無實土，僅陝西、四川、湖廣、雲南、貴州五個都司轄有少數的一些實土衛所。在五個行都司中，陝西、四川行都司全為實土，山西行都司初為實土，正統中內遷山西大同府境內後，變為非實土，湖廣、福建二行都司無實土。另外，明代所設的二留守司都無實土。明代後期的政區版圖是由兩京十三布政使司與遼東、萬全兩個實土都司所組成的。實土的行都司與非實土的都司都是不被作為政區單位來看待的。
到了清代初年，都司衛所有的被裁廢，有的改置為府州縣，於是便不存在了。
（2）羈縻都司衛所
羈縻都司衛所是明代在少數民族聚居地區設置的都司衛所，由兵部直接統領。這些機構與正式的都司衛所比起來，中央政府對它們的控制較弱，各級長官都由當地的酋長、族首領擔任，明代中央政府發給敕書、印信，讓他們各統其眾，按照當地的習俗進行治理。這種情況與唐代所設立的羈縻府州十分相似。從地理分布上看，這些羈縻都司衛所主要設置在東北、西北和四川西部、青海、西藏地區，與西南的土司、土府州縣同為置於少數民族聚居地區的地方政權機構。
明朝時，東北黑龍江流域是女真人的居住地，明代中央政府陸續在那裡設置了一批羈縻衛所，用以統治或控制當地的民族。永樂元年（1403年），明成祖派遣邢樞、張斌等人前往奴兒干招撫，同年在女真各部設置衛所，第二年設立了奴兒乾等衛，任命當地的頭目把剌答哈擔任了奴爾干衛的指揮同知一職。這是明政府在黑龍江下游設立建置的開始。在此後的五年中，相繼又建立了一百三十二個衛所。
到了永樂七年（1409年），為了加強對衛所的管理，明政府接受奴兒干衛官員忽刺冬奴的建議，改奴兒干衛為奴兒干都司，任命東寧衛指揮康旺為都指揮同知，千戶王肇舟為都指揮僉事。永樂九年（1411年），太監亦失哈等率領一千多名官軍，二十五艘巨船，護送康旺等官員到亨滾河口對岸的特林地方，正式設立奴兒干都司，治所就設在元遼陽行省征東元帥府故地特林（今俄羅斯境內的黑龍江與阿姆貢河會合處的蒂爾），奴兒干都司的官員和駐防軍都住在這裡。奴兒干都司是明代中央政府管轄黑龍江口、烏蘇里江流域的最高一級地方行政機構。都司的