山东作为地区名称，历史上出现很早，而且变化很大。春秋时期，晋国居太行山以西，称太行山以东为“山东”。北魏建都平城，五代时晋亦在太行山以西，故沿用古晋称太行山以东为“山东”。战国、秦、汉时期则是指崤函以东地区。因为秦在关中，故称崤函以东六国(楚、齐、韩、魏、赵、燕)为山东六国，或云关东六国。此时山东与关东意义相同。如《管子》书就有“楚为山东之强国”语。汉初贾谊的《过秦论》多次用山东提法，如说“秦并兼诸侯山东三十余郡”，又有“山东之国”、“山东豪俊”、“山东大扰”等说，皆指崤函以东地区。故叶圭绶《续山东考古录》卷一说：“山东之称，古或指关东言，或指太行山以东言，不专指今山东也。”
秦汉一统之后，关中与山东(或关东)在政治上的对立消失，山东的含义也发生了变化，出现广、狭两义。广义的山东是沿袭战国时的旧概念，狭义的有专指齐鲁地区的意义了。《史记·酷吏列传》载：御史大夫齐地苗川国薛(今山东寿光南)人公孙弘说：“臣居山东为小吏(薛邑狱吏一作者)时，宁成为济南都尉。”又《史记，儒林传》：伏生“教于齐鲁之间，学者由是颇能言《尚书》，诸山东大师，无不涉《尚书》以教矣。”齐鲁之有山东之称，当滥觞于此。至于山东成为行政区划，是又经历了数百年演变过程的。
山东地区的历史沿革、行政归属，夏殷时代不可详考，但当时是方国或部落林立，且有大部分被夏、商王朝控制，归夏、商统治。西周至春秋时期，该地仍是方国林立，除齐、鲁两大国外，主要的还有曹、滕、薛、郯、莒、纪、莱、谭等，还有宋、卫的一部分。战国时期，山东地区被齐、鲁两国控制。战国末年，除南部和西北部一部分分属楚、赵外，都被齐国统一。秦统一六国后，山东地区被置为郡县，如齐郡、琅邪、东海、东郡、薛郡等都在山东范围。汉初封王，山东大部分地区封给了齐王刘肥。汉武帝时削弱封国诸侯王势力，初置十三郡州，山东置青、兖、徐三州，下置郡、国、县。之后数朝行政区划有所变动，但基本变化不大。唐代将全国分为十道，山东地区分属河南道和河北道；北宋改道为路，全国分为二十四路，山东分属京东东路和京东西路。金大定八年(1168年)置山东东、西路统军司，治益都(今山东青州市)，统辖山东地区。至此，“山东”一名始正式成为一个行政区之名称。元代置山东东西道肃政廉访司及山东东西道宣尉司，直隶中书省，称为“腹里”。明洪武元年(1368年)，置山东行中书省，治青州，后移治济南，又改置山东承宣布政使司。至清代才将山东政区正式定名为山东省。此后沿用不变。
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