宋代地方行政制度分路、州(府、军)、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与调整。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。997年(宋太宗至道三年),广南路分为广南东路和广南西路,东路治所在广州,西路治所在桂州,广东大部分属广南东路,“广东”即广南东路的简称。宋朝开始以“千里长沙”“万里石塘”来规范南海诸岛,并划归广南西路管辖。
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。
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。明朝,广东设10府1直隶州,统辖7州75县。其中,属明代新置的有顺德、从化、高明、饶平、惠来、大埔、普宁、澄海等22县。这些新置的县大多集中在粤东地区,基本形成当今县制的分布格局。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。清设总督管辖广东、广西两省,称“两广总督”,初驻肇庆,1746年(乾隆十一年)移广州。清代广东省最南的辖境是南海诸岛的曾母暗沙,南海诸岛属于广东省琼州府的万州管辖。
1842年,鸦片战争中清政府战败,被迫签订《中英南京条约》,香港(时属新安县)遭受英国殖民式统治。1887年,葡萄牙诱逼清政府签订《中葡和好通商条约》,侵占澳门(时属香山县)。