先秦时期
古文献中，“越”即“粤”，古代“粤”、“越”通用。先秦古籍对长江以南沿海一带的部族，常统称为“越”，文献上称之为“百越”或“诸越”（包括吴越、闽越、扬越、南越、西瓯、骆越等等），广东被称为“南越”。隋唐以后，“粤”字意义收窄，指岭南地区，或称“南粤”。
直至近代，两广仍然称“两粤”。民国以后，以“粤”字作广东省简称。古国时期，广东北部、西北部和西部，大致是岭南苍梧古国统治地域，而广东的东部和东北部则是闽越族系和吴越族系所建古国。广东地区，从古国时期开始，就是多种文化汇合并存的地方。
秦朝时期
公元前222年，秦王嬴政统一六国后，派屠睢率领50万秦军攻打岭南；公元前214年，秦军基本上占领岭南。随即，秦始皇将所夺取的岭南地区，设“桂林、象、南海”3个郡。南海郡辖境是东南濒南海，西到今广西贺州，北连南岭，包括今粤东、粤北、粤中和粤西的一部分，辖番禺、龙川、博罗、四会4个县，郡治番禺。
今广东省的大部分地区属南海郡。此外，湛江等地属象郡，粤西有一部分属桂林郡，粤北部分地区属长沙郡。这是广东历史上有现存文献记述的第一次划分行政区。
两汉时期
公元前196年，汉高祖刘邦遣大夫陆贾使南越。赵佗受汉高祖所赐南越王印绶，臣服汉朝，南越国遂成汉藩属国。刘邦死后，吕后临朝，从经济上制裁南越国，并发兵南下攻打南越国，赵佗抵抗并反攻到湖南一带，断然宣布脱离汉朝，自称“南越武帝”。公元前179年，吕后死，汉文帝刘恒即位，再次派陆贾出使南越说服赵佗归汉。赵佗再次接受了陆贾的劝说，除帝号复归
汉朝，南越国正式列入中国统一的版图。公元前137年，赵佗去世。其后代续任了四代南越王。
魏晋南北朝
西晋时，今广东省腹地属当时的广州，粤北属荆州，雷州半岛和海南岛属交州。南北朝时代，中国政局南北分裂。增设的州、郡、县多集中在粤中、粤西、粤北地区，粤东地区设置较少。因为当时粤东农业经济没有粤西发达，交通也没有粤西方便。隋初，设广州、循州（今惠州）两个总管府统领诸州。隋炀帝废州为郡，改为郡、县两级，大加省并，今广东省境分属10郡、74县。晋代时期，由于北方五胡乱华，北方士族和黎民百姓纷纷逃到东南沿海，晋代岭南移民被称之为“流人”。
唐朝时期
唐初地方设州、县。岭南45州分属广州、桂州、容州、邕州、安南5个都督府（又称岭南五管）。655年以后，5府皆隶于广州。唐朝中期潮州汕头一带曾经隶属福建，属闽州都督府和福建节度使等。756年，升五府经略使为岭南节度使。862年（懿宗咸通三年），岭南道划分为东、西道，东道治广州，广东属岭南东道，这是广东省名中“东”字的由来，也是两广分为东西的开始。
五代十国时期
岭南为南汉王刘氏占据，行政区划基本上继承唐朝的建制。南汉升广州为兴王府；南汉后期，全境共辖60州、214县。后梁贞明三年（917），清海、靖海两军节度使刘岩立国，国都广州；国号初名大越，年号乾亨，次年改国号为汉，史称南汉；南汉立国后，承袭唐朝典章制度，并大体沿用唐代官制。
两宋时期
宋代地方行政制度分路、州、县三级。今广东省境包括广南东路14州和广南西路境内的7州，共61县。宋朝对唐制有所继承又有所调整。粤西及海南岛裁撤8个州，而粤东、粤北除循唐制外，仍保留南汉所增置的4个州。北宋灭亡和南宋末年，两度形成士族豪门、平民百姓和抗元将士南逃，两宋时期的移民潮从规模上远远超出了两晋。
元明清
元朝地方行政制度分省、路、府（州、军）、县四级，另有道，是省以下、路府之上的承转机构。今广东省境分为广东道和海北海南道。广东道道治在广州，海北海南道道治在今雷州市。元代，因战争原因，人口一度有所减少，至明代中期，又增至近400万人。
明朝洪武二年（1369年），改广东道为广东等处行中书省，并将海北海南道改隶广东，广东成为明朝的十三行省之一。而且，过去长期与广西同属一个大区的雷州半岛、海南岛划拨广东统辖，结束了广东以往隶属不同政区的状况，广东省区域轮廓自此基本形成。终明之世，广东设10府1直隶州，统辖7州75县。明朝末年，再次有中原移民迁徙岭南。
清初承袭明制，地方行政机关分省、道、府、县4级，但将明时的布政使司正式改称为省。“广东省”名称正式使用，所辖范围与明广东布政使司相同。清代广东省最南的辖境是南海诸岛的曾母暗沙。西沙群岛（时称“千里长沙”）和南沙群岛（时称“万里石塘”）属于广东省琼州府的万州管辖。南海诸岛自古以来就是中国的领土，北宋时期中国政府已在此行使主权，清政府更是经常派水师巡视。
中华民国
1911年10月10日武昌起义成功后，各省纷纷响应，宣布独立。11月9日，广东便实现“和平光复”，胡汉民为广东都督，陈炯明为副都督。11月10日，广东军政府正式宣告成立。
中华人民共和国
1949年10月14日，广州解放；10月28日，广州市人民政府成立；11月6日，广东省人民政府正式成立。全省共设珠江、东江、西江、北江、粤中、南路、兴梅、潮汕、琼崖等9专区，共辖7市98县，广州市为中央直辖市。1952年，广东省和广州市由中南行政委员会领导，将北海市及钦州专区划归广西，广西的怀集县划入广东。