秦、汉时期，汉、匈关系一方面表现为双方的和平交往，另一方面是双方通过战争争夺包括今内蒙古大部分地区在内的土地。最后，以西汉王朝确立对内蒙古大部分地区的统治而告一段落，西汉的郡县制在秦朝的基础上有所发展和创新。今天内蒙古的大部分地区都被西汉设置的张掖郡、朔方郡、五原郡、云中郡、定襄郡、西河郡、上郡、雁门郡、上谷郡、渔阳郡、右北平郡所管辖。

　　张掖郡，原属匈奴军邪王辖地，辖境除今甘肃省部分地区外，包括内蒙古阿拉善盟额济纳河流域。

　　朔方郡，元朔二年（前127年），汉武帝以所夺匈奴“河南地”而置之不理。治所在三封，即今磴口县陶升井麻弥图古城，辖境相当于今天内蒙古河套西北部及后套地区。

　　五原郡，秦九原郡，元朔二年（前127年）更名，治所在九原，即今乌拉特前旗三顶帐房古城，辖境相当于今天的内蒙古后套以东，阴山以南，土默特平原以西地区。

　　云中郡，战国赵置，秦、汉沿袭，治所在云中，即今托克托县古城村古城。辖境较秦代缩小，主要辖有今天内蒙古黄河以东听呼和浩特平原部分地区。

　　定襄郡，汉高祖分云中郡置，治所在城乐，即今和林格尔县土城子古城。辖境包括今天呼和浩特平原部分地区。

　　西河郡，元朔四年（前125年），汉武帝分云中、太原等郡地置，治所在平定，即今杭锦旗霍洛柴登古城。辖境包括今天的内蒙古黄河以西的鄂尔多斯高原部分地区。

　　上郡，战国魏置，秦汉沿袭。辖境相当于今天的陕北及内蒙古乌审旗和鄂托克前旗等地。

　　雁门郡，战国赵置，秦汉沿袭。辖境除山西省北部以外，包括今内蒙古黄旗海、岱海以南的乌兰察布地区。

　　上谷郡，战国燕置，秦汉沿袭。辖境除河北北部外，包括今内蒙古锡林郭勒草原南部一带。

　　渔阳郡，战国燕置，秦汉沿袭。辖境包括今内蒙古锡林郭勒南部一带。

　　右北平郡，战国燕置，秦汉沿袭。治所在平刚，即今内蒙古宁城县黑城村古城。辖境包括今内蒙赤峰市英金河以南地区。

　　西汉政府于元狩二年（前121年）在陇西（今甘肃临洮县）、北地（今甘肃庆阳县）、上郡、朔方和云中五郡设置5个属国，以安置附汉的匈奴人。属国制是西汉王朝创立的具有民族特色的行政建置，在属国管辖地域内，匈奴人保留官号和部落组织，在指定的地域内，从事游牧生产；行政人归西汉政府任命的属国都尉管理。

　　西汉时期，内蒙古地区除分布于郡县辖地上的汉人以外，还有乌桓和鲜卑人。乌桓驻牧于乌桓山周围（今赤峰市阿鲁科尔沁旗西北140里之地），乌桓原居地赤山。在额尔古纳河东南，乌桓人大概是战国以前迁徙到西拉木伦河流域的东胡人。此后，乌桓一直在这一地区活动，霍去病击败匈奴左贤王，夺取匈奴左部地区。之后，把乌桓迁徙到上谷、渔阳、右北平、辽西和辽东五郡塞外。

　　鲜卑驻牧于鲜卑山周围，乌桓南迁五郡塞外后，鲜卑迁徙到西拉木伦河流域。西汉时期，另一部分鲜卑人在“大泽”（即今呼伦湖）地区活动，他们是从大兴安岭北段呼盟鄂伦春旗一带迁来的。鲜卑人初迁呼伦湖地区大约是在西汉成帝在位（公元前32——公元前6年）时期。