辛亥革命（1911年），武昌首义，各省响应，推翻清朝统治，结束了两千多年君主专制制度，建立了资产阶级的中华民国政权。从1912年至1931年满洲国成立前夕的民国时期，东北行政区划大体上可分为两大阶段：一是北京政府时期，二是南京国民政府时期。

1、北京政府时期（1912年——1928年）

清朝的行政区划实行省、府（直隶州、直隶厅）、县（散州、散厅）三级制。北京政府前期沿袭前清旧制。

1912年辛亥革命后即开始撤道废府(州、厅),存县、并县工作。1913年1月中华民国临时大总统颁布《划一现行各省地方行政官厅组织令》、《划一现行各道地方行政官厅组织令》和《划一现行各县地方行政官厅组织令》，此后全国普遍废府州，存道县，实行省、道、县三级制。这是我国近代首次全国整理政区的命令，令中规定省行政长官称民政长（1914年5月改巡按使，1916年7月易名省长）；省军政长官称都督（1914年6月改置将军，1916年7月更名督军，1924年易名督办）。道行政长官称观察使（1914年5月改称道尹）。县行政长官称县知事。

随后又进行了一系列行政区划的调整。1914年1月清末原拟建省的热河地区设置相当于省一级的热河特别行政区域（辖原直隶省热河道及内蒙古地区的卓索图盟和昭乌达盟，治承德）。1924年，前苏联归还原沙俄占中东铁路（以哈尔滨为中心，东起绥芬河，西迄满洲里）沿线地方行政权（铁路两侧各30华里范围），设置相当于省级的“东省特别行政区”（主管机关驻滨江，即今哈尔滨市）。

县级行政区划方面，1914年1月施行各省同名之县存一而改其余各县的决定，明确更名原则，凡两县同名者存其先，新定者或通商大埠还其旧，东北共改十五个县。这又是东北行政区划史上一次重大的整理，经此东北大多数县名就此稳定下来。

该时期在一些边远新开发地区，准备设县而条件尚不成熟者，则置有设治局，作为设县前的一种过渡机构，其性质犹如分县，此为北京政府时期东北行政区划的一个重要组成部分。若干县份区域辽阔，治理难周，1914年8月公布《县佐官制》。嗣后一些省份（非普遍设立）于县境要津地方设置县佐，作为县政之佐理，其驻地以不与县知事同城为原则。所辖区域名曰分县，仍为县之一部分，非别成一级。除少数外，大多数县佐于1930年2月与道一起废除。

2、南京国民政府时期（1929年——1931年）

1928年底，张学良“东北易帜”。1928年至1931年满洲国建立前夕的南京政府时期是省、县二级制阶段。

1928年9月，以特别区域于法无据，撤销热河特别区域，设置热河省（省会承德）。至于热河建省之动议，始于清末新政时期，时受俄国侵略势力的不断向南渗透，迫于形势的压力，清政府为了加强对北部边疆的统治，而不得不逐渐改变治蒙政策。放弃禁垦政策，鼓励汉人移住蒙地开荒或租田，此举史称“移民实边”。

日俄战争以后，蒙部边疆危机更亟。蒙疆建省之动议随之雀起。而有清一代热河并未建省，究其原因，李细珠认为，蒙古王公的抵制与反对是一个重要的方面，但主要还是因为清政府新政时期财政困难，实在无力经营。虽然在清末议而未建，但是，一些建省的基本原则，如其政区的边界、幅员及其境内府、厅、州、县行政机构层级等方面，都已经大致确定。民国时期在热河地区的正式建省自然与清末的建省之动议一脉相承，密切相关。

民国十八年（1929年）东北政务委员会成立，按《建国大纲》省、县二级制的精神，废道制，县归省直接管辖。直至1930年2月，国民党中央第207次政治会议始正式通过废除道尹的决定。除辽吉黑三省外，热河省划归东北政务委员会统辖。东北则成为4省172县。中华民国在本部省份所设置的“行政督察区”，在东北未及实行。

1929年2月，因“奉天”二字含有浓厚的君主色彩，乃取“辽水流域永久安宁”，改奉天省为辽宁省。同年9月，吉林省会吉林改名永吉。

本时期，在行政区划中首创了市制。1921年7月北洋政府颁布了《市自治制》，设置特别市和普通市为自治团体。国民党政府时期，将市正式定为地方行政区域。1927年国民党政府定都南京后即有特别市之设置，1928年7月正式公布《特别市组织法》和《普通市组织法》，规定特别市直属中央政府；普通市隶于省政府。

1930年5月，又颁布《市组织法》，废除特别市与普通市，将市分为院辖市与省辖市，前者直属行政院，后者隶于省政府。此种情况满洲国时期中断，国共对峙时期同。创立市政制度，是继元设行省后，行政区划史上又一重要里程碑。

从1927年4月起至1947年6月底止，先后有沈阳、锦州、营口、鞍山、旅顺、本溪、抚顺、通化、安东、四平、吉林、长春、牡丹江、延吉、佳木斯、北安、齐齐哈尔、海拉尔等城镇设置过普通市（省辖市）。南京政府成立后，设治局数量在本期内有较大的增长，不少设治局升格为县。