湖南省现行行政区域在周朝为荆州南境，春秋战国时期纳入楚国版图。秦统一中国后，实行郡县制，湖南地区设置有黔中郡、长沙郡。
西汉实行州、郡、县三级制，与封国并行。湖南境内设有武陵郡、桂阳郡、零陵郡和长沙国。王莽新朝曾废长沙国改立长沙郡，桂阳郡改南平郡，武陵郡改建平郡，零陵郡改九嶷郡。东汉时恢复原郡名，但长沙不再立国而保留长沙郡。
三国时期，湖南地区为蜀汉和东吴角逐之所，零陵、武陵郡属蜀，长沙、桂阳郡属吴。后零陵、武陵郡归入东吴版图，并增置南郡、临贺郡、衡阳郡、湘东郡、天门郡、昭陵郡6郡。
西晋时，湖南分属荆州、广州。东晋偏安江左，湖南分属荆州、湘州和江州。南朝宋、齐和梁前期，湖南分属湘州、郢州和荆州。陈朝时湖南分属荆州、沅州、湘州。
隋朝裁并州、县，改州、郡、县三级制为郡县二级制。湖南省境设8郡：长沙郡、武陵郡、沅陵郡、澧阳郡、巴陵郡、衡山郡、桂阳郡、零陵郡。
唐初改郡为州，武德四年（621）置潭州总管府，管辖潭州、衡州、永州、郴州、连州、南梁州、南云州、南营州8州。武德七年（624）改总管府为都督府，统辖潭州、衡州、永州、郴州、连州、邵州和道州。太宗朝始设道，道下设州（或郡），州下为县。湖南分属山东南道、江南西道和黔中道、黔中道黔州都督府。广德二年（764）又置湖南观察使，湖南之名自此始。
五代十国时期，马殷据有湖南，立楚国，国都为长沙府。楚分其所辖地为28州1监，在湖南境有13州1监：潭州、岳州、郴州、朗州、辰州、溪州、邵州、锦州、澧州、叙州、衡州、永州、道州和桂阳监。
宋朝分全国为路，路下设州、府、军、监，各辖若干县。湖南分属荆湖南路和荆湖北路。