湖南省現行行政區域在周朝為荊州南境，春秋戰國時期納入楚國版圖。秦統一中國後，實行郡縣製，湖南地區設置有黔中郡、長沙郡。
西漢實行州、郡、縣三級製，與封國並行。湖南境內設有武陵郡、桂陽郡、零陵郡和長沙國。王莽新朝曾廢長沙國改立長沙郡，桂陽郡改南平郡，武陵郡改建平郡，零陵郡改九嶷郡。東漢時恢複原郡名，但長沙不再立國而保留長沙郡。
三國時期，湖南地區為蜀漢和東吳角逐之所，零陵、武陵郡屬蜀，長沙、桂陽郡屬吳。後零陵、武陵郡歸入東吳版圖，並增置南郡、臨賀郡、衡陽郡、湘東郡、天門郡、昭陵郡6郡。
西晉時，湖南分屬荊州、廣州。東晉偏安江左，湖南分屬荊州、湘州和江州。南朝宋、齊和梁前期，湖南分屬湘州、郢州和荊州。陳朝時湖南分屬荊州、沅州、湘州。
隋朝裁並州、縣，改州、郡、縣三級製為郡縣二級製。湖南省境設8郡：長沙郡、武陵郡、沅陵郡、澧陽郡、巴陵郡、衡山郡、桂陽郡、零陵郡。
唐初改郡為州，武德四年（621）置潭州總管府，管轄潭州、衡州、永州、郴州、連州、南梁州、南雲州、南營州8州。武德七年（624）改總管府為都督府，統轄潭州、衡州、永州、郴州、連州、邵州和道州。太宗朝始設道，道下設州（或郡），州下為縣。湖南分屬山東南道、江南西道和黔中道、黔中道黔州都督府。廣德二年（764）又置湖南觀察使，湖南之名自此始。
五代十國時期，馬殷據有湖南，立楚國，國都為長沙府。楚分其所轄地為28州1監，在湖南境有13州1監：潭州、嶽州、郴州、朗州、辰州、溪州、邵州、錦州、澧州、敘州、衡州、永州、道州和桂陽監。
宋朝分全國為路，路下設州、府、軍、監，各轄若幹縣。湖南分屬荊湖南路和荊湖北路。