古文獻中，“越”即“粵”，古代“粵”、“越”通用。先秦古籍對長江以南沿海一帶的部族，常統稱爲“越”，文獻上稱之爲“百越”或“諸越”（包括吳越、閩越、揚越、南越、西瓯、駱越等等），廣東被稱爲“南越”。隋唐以後，“粵”字意義收窄，指嶺南地區，或稱“南粵”。直至近代，兩廣仍然稱“兩粵”。民國以後，以“粵”字作廣東省簡稱。古國時期，廣東北部、西北部和西部，大致是嶺南蒼梧古國統治地域，而廣東的東部和東北部則是閩越族系和吳越族系所建古國。廣東地區，從古國時期開始，就是多種文化彙合並存的地方。
廣東曆史久遠，是太古時代“南海盤古國”所在地。距今60萬年至80萬年前境內已有人類活動遺迹。距今約12.9萬年以前，嶺南出現了早期智人（馬壩人遺址）。距今1.4萬年前廣東先民就馴化了水稻，或成世界稻作文明源頭。宋 羅泌《路史·前纪二·天皇纪》载：“粤有天皇，是曰天灵， 望获 強尊”；以木德王天下。《三命通會》：“天皇氏繼盤古氏以治，始制幹支之名，以定歲之所在”。考古研究發現，廣東地區是中國人起源地之一。全基因組分型研究結論表明，遠古先民史前時期進行了從南往北遷徙進入黃河流域，創造出燦爛的中華文明。學術界已公認距今四五千年的廣東石峽文化已出現私有制、階級分化和王權政治。商與西周時代，廣東先民與中原有經濟文化往來。
約在距今四千多年前，嶺南地區出現不少古方國實體。廣東境內，在珠三角地區有“驩兜國”，在粵中地區今博羅一帶有“縛婁國”，在粵北陽山、英德一帶有“陽禺國”，在雷州半島及海南有“儋耳國”、“雕題國”等等。約在戰國前後時期，在廣西大部分地區，廣東的部分地區出現了西瓯、駱越兩大方國，這是嶺南地區方國的鼎盛時期。在正史記述中嶺南至秦軍南下帶來先進技術始融入文明，但考古學界近年來研究發現，這一觀點是“曆史的誤會”，近代相繼出土大量的青銅器、陶器和水晶等文物，實證了嶺南在秦朝之前已經存在燦爛的新石器時代和青銅時代高度文明，嶺南是中華文明的發源地之一。
1、秦朝時期
公元前222年，秦王嬴政統一六國後，派屠睢率領50萬秦軍攻打嶺南；公元前214年，秦軍基本上占領嶺南。隨即，秦始皇將所奪取的嶺南地區，設“桂林、象、南海”3個郡。南海郡轄境是東南瀕南海，西到今廣西賀州，北連南嶺，包括今粵東、粵北、粵中和粵西的一部分，轄番禺、龍川、博羅、四會4個縣，郡治番禺。今廣東省的大部分地區屬南海郡。此外，湛江等地屬象郡，粵西有一部分屬桂林郡，粵北部分地區屬長沙郡。這是廣東曆史上有現存文獻記述的第一次劃分行政區。
秦將趙佗任龍川縣令後，上書朝廷要求從中原遷居五十萬的居民至嶺南。從中原遷來除了遭到貶職的官員之外，大多是“賈人”，也就是“商人”的意思，是朝廷重農抑商政策的打擊對象；既懲治“商人”，又滲透了嶺南，朝廷認爲一舉兩得。據記載，秦代的移民大致有5批，爲了穩定軍心，解決戰後駐留士兵的配偶問題，南海郡向朝廷申請加派3萬單身女性來嶺南，其理由十分含蓄：“爲來自北方士兵補衣服”。秦朝最終批准這個申請，但是在數額上打了折扣，15000名中原寡婦和未婚女子浩浩蕩蕩加入支援邊疆的行列。
秦末，南海郡尉任囂病危，委任龍川縣令趙佗代職；公元前208年，南海郡尉趙佗乘秦亡之際，封關、絕道；三年後，兼並嶺南的桂林郡、象郡；于公元前204年正式建立南越國，自號“南越武王”，定都廣東番禺。
2、兩漢時期
公元前196年，漢高祖劉邦遣大夫陸賈使南越。趙佗受漢高祖所賜南越王印绶，臣服漢朝，南越國遂成漢藩屬國。劉邦死後，呂後臨朝，從經濟上制裁南越國，並發兵南下攻打南越國，趙佗抵抗並反攻到湖南一帶，斷然宣布脫離漢朝，自稱“南越武帝”。公元前179年，呂後死，漢文帝劉恒即位，再次派陸賈出使南越說服趙佗歸漢。趙佗再次接受了陸賈的勸說，除帝號複歸漢朝，南越國正式列入中國統一的版圖。公元前137年，趙佗去世。其後代續任了四代南越王。
公元前111年，漢朝平定南越國。漢朝將南越國地劃分爲9個郡。爲了便于監督各郡官吏，漢朝又設立13個常駐監察機構，稱爲“十三部”。東漢末，交趾部改爲交州，除監察權外，還擁有軍政大權，成爲郡上一級政府，地方行政制度也就從郡縣二級變爲州、郡、縣三級。今廣東省境包括交州轄下的整個南海郡（粵中、粵東），還包括蒼梧郡、合浦郡、荊州桂陽郡和揚州豫章郡的一部。其中南海郡較秦代增置3個縣：揭陽、中宿（今清遠）和增城。
東漢末，赤壁之戰後逐漸形成魏、蜀、吳三國鼎立的局面。公元210年（漢獻帝建安十五年），吳國的孫權任命步骘爲交州刺史，率兵抵番禺。217年，步骘把交州州治從廣信東遷番禺。264年，東吳爲便于治理，又把南海、蒼梧、郁林、高梁4個郡（今兩廣大部）從交州劃出，另設廣州，州治番禺，廣州由此得名。廣信是兩廣之“廣”所在地。兩廣以廣信爲分界，廣信之東謂廣東，廣信之西謂廣西。從東漢建安十六年（211年）起，將交州治所從蒼梧（梧州）遷到番禺（廣州市）以後，才有廣州的崛起。東吳時期，今廣東省境除廣州轄下的4郡外，還包括荊州始興郡和海南島。西漢元始二年（公元2年），人口達37萬余人。西漢末期，中原社會動亂不斷，入粵移民陡增，至東漢永和五年，在冊統計人口達86萬余人。
3、魏晉南北朝
西晉時，今廣東省腹地屬當時的廣州，粵北屬荊州，雷州半島和海南島屬交州。南北朝時代，中國政局南北分裂。增設的州、郡、縣多集中在粵中、粵西、粵北地區，粵東地區設置較少。因爲當時粵東農業經濟沒有粵西發達，交通也沒有粵西方便。隋初，設廣州、循州（今惠州）兩個總管府統領諸州。隋炀帝廢州爲郡，改爲郡、縣兩級，大加省並，今廣東省境分屬10郡、74縣。晉代時期，由于北方五胡亂華，北方士族和黎民百姓紛紛逃到東南沿海，晉代嶺南移民被稱之爲“流人”。
4、唐宋時期
唐初地方設州、縣。嶺南45州分屬廣州、桂州、容州、邕州、安南5個都督府（又稱嶺南五管）。655年以後，5府皆隸于廣州。唐朝中期潮州汕頭一帶曾經隸屬福建，屬閩州都督府和福建節度使等。756年，升五府經略使爲嶺南節度使。862年（懿宗鹹通三年），嶺南道劃分爲東、西道，東道治廣州，廣東屬嶺南東道，這是廣東省名中“東”字的由來，也是兩廣分爲東西的開始。
五代十國時期，嶺南爲南漢王劉氏占據，行政區劃基本上繼承唐朝的建制。南漢升廣州爲興王府；南漢後期，全境共轄60州、214縣。後梁貞明三年（917），清海、靖海兩軍節度使劉岩立國，國都廣州；國號初名大越，年號乾亨，次年改國號爲漢，史稱南漢；南漢立國後，承襲唐朝典章制度，並大體沿用唐代官制。
宋代地方行政制度分路、州、縣三級。今廣東省境包括廣南東路14州和廣南西路境內的7州，共61縣。宋朝對唐制有所繼承又有所調整。粵西及海南島裁撤8個州，而粵東、粵北除循唐制外，仍保留南漢所增置的4個州。北宋滅亡和南宋末年，兩度形成士族豪門、平民百姓和抗元將士南逃，兩宋時期的移民潮從規模上遠遠超出了兩晉。
5、元明清
元朝地方行政制度分省、路、府（州、軍）、縣四級，另有道，是省以下、路府之上的承轉機構。今廣東省境分爲廣東道和海北海南道。廣東道道治在廣州，海北海南道道治在今雷州市。元代，因戰爭原因，人口一度有所減少，至明代中期，又增至近400萬人。
明朝洪武二年（1369年），改廣東道爲廣東等處行中書省，並將海北海南道改隸廣東，廣東成爲明朝的十三行省之一。而且，過去長期與廣西同屬一個大區的雷州半島、海南島劃撥廣東統轄，結束了廣東以往隸屬不同政區的狀況，廣東省區域輪廓自此基本形成。終明之世，廣東設10府1直隸州，統轄7州75縣。明朝末年，再次有中原移民遷徙嶺南。
清初承襲明制，地方行政機關分省、道、府、縣4級，但將明時的布政使司正式改稱爲省。“廣東省”名稱正式使用，所轄範圍與明廣東布政使司相同。清代廣東省最南的轄境是南海諸島的曾母暗沙。西沙群島（時稱“千裏長沙”）和南沙群島（時稱“萬裏石塘”）屬于廣東省瓊州府的萬州管轄。南海諸島自古以來就是中國的領土，北宋時期中國政府已在此行使主權，清政府更是經常派水師巡視。
乾隆四十八年(1783)，全省在冊人口已達1448.7萬。至鴉片戰爭前夕，更達2286.4萬，躍居全國人口最多的省份之一。1841年，鴉片戰爭中清政府戰敗，被迫簽訂《中英南京條約》，香港（時屬新安縣）正式淪爲英國的殖民地。1887年，葡萄牙誘逼清政府簽訂《中葡和好通商條約》，侵占澳門（時屬香山縣）。
6、中華民國
1911年10月10日武昌起義成功後，各省紛紛響應，宣布獨立。11月9日，廣東便實現“和平光複”，胡漢民爲廣東都督，陳炯明爲副都督。11月10日，廣東軍政府正式宣告成立。 廣東軍政府執政期間（1911年11月-1913年8月），貫徹了孫中山的思想主張和南京臨時政府的政策法令。1917年9月10日，孫中山在廣州就任軍政府大元帥。1921年，成立廣州市政廳。1921年5月建立中華民國政府，孫中山任非常大總統。1925年6月24日，國民黨中央議決改組大元帥府；1925年，中華民國國民政府在廣州成立，7月改廣州市政廳爲廣州市政府。國民政府的地方行政，分爲省、行政區、縣和市，實行委員制。廣東省政府下設廣州、北江、東江、西江、南路、海南6個行政區，每區設一行政委員，代表省政府處理本區事務。
1938年10月，日本侵略者侵占廣州。1945年抗戰勝利後，民國政府把行政督察區分爲省府直接督察區和專署行政督察區兩種。省府直接督察的有南海、番禺等12個市縣，專署行政督察區則分爲11個區，共轄88個縣。
7、中華人民共和國
1949年10月14日，廣州解放；10月28日，廣州市人民政府成立；11月6日，廣東省人民政府正式成立。全省共設珠江、東江、西江、北江、粵中、南路、興梅、潮汕、瓊崖等9專區，共轄7市98縣，廣州市爲中央直轄市。1952年，廣東省和廣州市由中南行政委員會領導，將北海市及欽州專區劃歸廣西，廣西的懷集縣劃入廣東。1954年，廣東省改由中央直接領導，原由中央直轄的廣州市劃歸廣東省管轄。1955年，廣西的北海市和欽州專區所屬各縣劃歸廣東省，並更名爲合浦專區。1965年，北海市及合浦專區所屬各縣劃歸廣西壯族自治區。1979年，原屬惠陽地區的寶安縣改設深圳市，原屬佛山地區的珠海縣改設珠海市，均由省直轄。
廣東省直轄廣州、海口、汕頭、湛江、茂名、佛山、江門、深圳、珠海、韶關等10市，分設韶關、惠陽、梅州、汕頭、佛山、湛江、肇慶等7地區和海南行政區及海南黎族、苗族自治州，共轄14市、92縣、3自治縣。1981年，設立西沙、南沙、中沙群島辦事處，由海南行政區直接領導。1983年以後，開始實行市管縣、鄉鎮管村的新體制。1988年，中央政府將海南行政區從廣東省劃出，另設海南省；同年，廣東開始取消地區設置，另設18個地級市（後增加到21個地級市），全面實行地級市管縣體制、以及鄉鎮管村體制。