1624年，荷兰占台。1625年，荷兰购买赤嵌一区。建筑热兰遮城（即赤嵌城，台湾城）。1626年，西班登陆鸡笼，修建圣萨尔瓦多城。1629年，西班牙在淡水建筑圣多明哥城（淡水城，当地居民称红毛城）。1634年，荷兰热兰遮城完工。1642年，荷兰逐出西班牙人，占领台湾北部。1644年，改圣多明哥城为安东尼堡（仍称红毛城）。1652年，建普罗民遮城。1661年，荷兰普罗文查城投降。
1661年（永历十五年，顺治十八年），延平郡王郑成功收复台湾。五月改未收复的赤嵌城为东都明京，并设承天府（即今台南市），改台湾城为安平镇，另设天兴县（今嘉义市）、万年县（今高雄市左营）共一府两县；天兴县治佳里兴，今台南县佳里镇。并设有澎湖安抚司。1662年2月，攻占热兰遮城，荷兰总督揆一投降。1664年，郑经改东都（即明京）为东宁省。改天兴县、万年县为天兴州、万年州。增设南路安抚司和北路安抚司，处理原住民事务。
1683年（康熙二十二年），清政府统一台湾。1684年，清政府决定保留台湾，设置一府三县，隶属福建省。以原承天府设台湾府和附郭台湾县，以天兴州设诸罗县，以万年州设凤山县；诸罗县暂治台湾府城；凤山县治兴隆庄（今左营）。1704年，诛罗县移治诸罗山（今嘉义）。1723年（雍正元年），析诸罗县置彰化县、淡水厅（今新竹市）；彰化县治半线（今彰化）；淡水厅暂治沙辘社（今台中县沙鹿镇）。1727年，析台湾县设澎湖厅，治妈宫（今马公）。1756年，淡水厅移治竹堑（今新竹）。1766年（乾隆三十一年），增设南路理番同知和北路理番同知，处理汉、原住民交涉事务。1787年，诛罗县改名嘉义县。1788年，凤山县移治埤头庄（今凤山）。1806年，凤山县移治兴隆庄（今左营）。1812年设噶玛兰厅，治五围（今宜兰）。1826年，凤山县移治埤头庄（今凤山）。1875年，增设台北府，附郭淡水县（原淡水厅析出）；另辖基隆厅（原淡水厅析出），治基隆；新竹县（原淡水厅），治新竹；宜兰县（原噶玛兰厅）。原台湾府辖台湾县；嘉义县；彰化县；埔里社厅，治埔里社（今南投县埔里镇）；凤山县；恒春县（原凤山县析出），治琅峤（今恒春）；澎湖厅；卑南厅，治卑南（今台东）。
1887年，台湾建省；原台湾府改名台南府，新设台湾府于桥仔图（今台中市）；原卑南厅升格为台东直隶州。台北府附郭淡水县；另辖基隆厅；新竹县；宜兰县。台湾府附郭台湾县；另辖苗栗县（原新竹县析出），治苗栗；彰化县；埔里社厅；云林县（原嘉义县析出），治林杞埔（今南投县竹山镇）。台南府附郭安平县（原台湾县）；另辖嘉义县；凤山县；恒春县；澎湖厅。台东直隶州计划治水尾（今花莲县瑞穗乡），暂治卑南（今台东）。1894年，析淡水县设南雅厅，属台北府，治大科崁（今桃园县大溪镇）。云林县移治斗六门（今斗六）。1895年，甲午战争后，清朝与日本签定《马关条约》，台湾和澎湖列岛被割让给日本，成为日本的殖民地。
日占时期台湾省行政区划
1894年，日本发动了中日战争（甲午战争），次年3月攻占澎湖。1895年4月17日，清政府与日本签定《马关条约》，将台湾和澎湖列岛割让给日本。台湾沦为日本殖民地，开始了长达50年的日本统治时期。
1895年3月，日占澎湖。5月入台湾本岛，在台北城设“台湾总督府”。6月废除原有行政建制：改台北府为台北县；台湾府为台湾县；台南府大部及台东州为台南县；台南府澎湖厅为澎湖岛厅。但被军民抵制，除台北局部地区外，其余徒具虚名。
1895年8月，日本重新勉强设治：原台北府淡水、宜兰、新竹三县、基隆、南雅二厅合并为台北县，原台湾府台湾、苗栗、彰化、云林县和埔里社厅以及台南府嘉义县合并为台湾民政支部，将原台南府安平、凤山、恒春县及台东直隶州（含卑南县、花莲港厅）合并设立台南民政支部，改原台南府澎湖厅为澎湖岛厅。11月，将原台南府嘉义县划归台南民政支部。1896年4月，改台湾民政支部为台中县。改台南民政支部为台南县。
1897年5月，析原宜兰县地设立宜兰厅；析原台东州设立台东厅；改澎湖岛厅为澎湖厅；以原台东州地设台东厅，驻卑南（原台东州驻地）；合清末新竹县与苗栗县设立新竹县；析原嘉义县和原云林县大部设立嘉义县；析原凤山县和恒春县设立凤山县。1898年5月：析新设的新竹县分别划归台北县、台中县。裁嘉义县、凤山县，所辖区域划回台南县、台中县。1901年5月：析台南县设立恒春厅。
1901年11月，实行厅制：废台北县、台中县、台南县，保留宜兰厅、恒春厅、澎湖厅；以原淡水县地设立台北厅和深坑厅；以原基隆厅地设立基隆厅；以原新竹县地（分隶台北、台中二县）设立新竹厅；以原南雅厅地设立桃仔园厅（桃仔园厅地属清末淡水县与新竹县），寻改名桃园厅，设治桃园街；以原台湾县地设立台中厅；以原苗栗县地设立苗栗厅；以原彰化县地设立彰化厅；以原云林县地设立斗六厅；以原埔里社厅地设立南投厅，治南投；以原嘉义县地设立嘉义厅和盐水港厅（今台南县盐水）；以原安平县地设立台南厅；以原凤山县地设立凤山厅、蕃薯寮厅（今高雄县旗山）和阿猴厅（今屏东县）。
1909年10月，裁深坑、基隆二厅入台北厅，裁苗栗厅入新竹、台中二厅，裁彰化厅入台中厅，裁斗六厅入嘉义厅，裁盐水港厅入嘉义厅和台南厅，裁凤山厅入台南厅，裁蕃薯寮厅、恒春厅入阿猴厅，析台东厅设立花莲港厅，驻花莲港。
1920年9月：实行州厅制（厅和州平级）。在实行州厅制之后，各州及个别厅之下设市，其余区域为州厅辖下的郡或支厅。并台北、宜兰二厅为台北州；并新竹、桃园二厅为新竹州。原苗栗厅划归新竹厅的部分属新竹州；合并台中、南投二厅设台中州。原苗栗厅划归台中厅的部分属台中州；以台南厅西部（原安平县）和嘉义厅（含原云林县）合并设立台南州；以台南厅东部（原凤山县）、阿猴厅以及澎湖厅合并设立高雄州，治打狗港。1926年7月：析高雄州原澎湖厅地仍设立澎湖厅。
1920年9月：划台北城郊设立台北市，为台北州治；划台中城郊设立台中市，为台中州治；划台南城郊设立台南市，为台南州治。1924年12月：于打狗港附近设立高雄市，仍为高雄州治；划基隆城区设立基隆市。1930年，划嘉义城区设立嘉义市，隶台南州；划新竹城区设立新竹市，为新竹州治。1933年，划彰化城区设立彰化市，隶台中州；以阿猴街设立屏东市，隶高雄州。1940年，划宜兰城区设立宜兰市；划花莲港厅城区设立花莲港市，为花莲港厅治所。
1945年，二战结束，根据《开罗宣言》和《玻茨坎公告》，台湾和澎湖列岛重新回归祖国怀抱。
1945年以后台湾省行政区划沿革
1945年10月台湾正式归还。国民党政府接管台湾，考虑到地方自治的需要，乃将日本统治时期的五州三厅，改为八县，并将日本统治时期的11市改为9省辖市、2县辖市。九市：台北市、高雄市、屏东市、嘉义市、基隆市、台中市、台南市、彰化市、新竹市。八县：台北县、高雄县、澎湖县、台中县、台南县、新竹县、台东县、花莲县。政区划网站
1949年，国民党“中央政府”迁至台湾，于1950年9月将原“行政”区划又作调整：析台中县设彰化县、南投县；析台南县设嘉义县、云林县；析高雄县设立屏东县；析新竹县设立苗栗县，析新竹县设立桃园县，析台北县设立宜兰县；裁新竹市入新竹县；裁嘉义市入嘉义县；裁屏东市入屏东县；彰化市裁入彰化县。当时台湾划为5个省辖市、16个县、1个管理局，6个县辖市、234个乡、78个镇。
1969、1979年先后升台北、高雄为院辖市。台湾“行政”区域有2个“院辖市”，3个省辖市、16个县，15个县辖市。
1982年析新竹、嘉义两县设立新竹、嘉义两省辖市。
台湾现行地方行政区划分为省、县、乡三级。省、县（市）称为省、县（市）政府；乡镇县辖市，称为乡镇县辖市公所。目前，除台湾省外，设“院辖市”（或叫“直辖市”）2个：台北市、高雄市。省下设16个县：桃园、台中、彰化、南投、云林、嘉义、屏东、花莲、台东、台北、新竹、台南、高雄、澎湖、宜兰、苗栗；5个省辖市：新竹市、台中市、台南市、基隆市、嘉义市。
台湾地区目前的行政区划分为五级。
一级行政区包括台湾省、福建省（两个县）和六大“直辖市”，共计8个一级行政区；六大“直辖市”分别是台北市、新北市、桃园市、台中市、台南市、高雄市。
二级行政区划为县和（省辖）市，台湾省辖3市和11县——嘉义市、基隆市、新竹市和新竹县、苗栗县、云林县、彰化县、嘉义县、南投县、宜兰县、花莲县、台东县、屏东县、澎湖县；福建省辖两县——金门县、连江县。
三级行政区为区（存在于直辖市、省辖市）、原住民区（存在于直辖市）、县辖市、镇、乡。
四级行政区为里（存在于区、原住民区、县辖市、镇）和村（存在于乡），相当于大陆的社区和村。
五级行政区为邻，相当于大陆的村民小组。