公元304年至公元439年（西晋永兴元年至北魏统一），南至今淮河，北至阴山，西至葱岭，东至海，东北至鸭绿江下游以北，西南至澜沧江以东，相继建立了十六个分裂割据政权。即西晋永兴年建立的成（巴氐）、汉（匈奴），西晋亡后建立的前赵（匈奴）、后赵（羯）、前凉（汉）、前燕（鲜卑）、前秦（氐）、后秦（羌）、后燕（鲜卑）、西秦（鲜卑）、后凉（氐）、北凉（匈奴）、南凉（鲜卑）、南燕（鲜卑）、西凉（汉）、夏（匈奴）、北燕（汉）。此外，还有冉魏（汉）、西燕，但没有包括在内。汉和前赵算一国，史称十六国时期。而入主中原的五个主要部族即匈奴、羯、鲜卑、氐、羌，史称五胡。习称五胡十六国。
西晋时，秦、雍、并三州膏腴之地已为羌、氐、匈奴所聚居，羌族及杂胡居泾水及渭水下游以北，氐族居渭水中游两岸及下游南岸。匈奴族则居汾水中下游，羯族居蜀漳河上游。西晋**的民族歧视及残酷的压迫和剥削引起他们的反抗。公元294年匈奴郝散反，攻上党，不久被杀，公元296年郝度元联合羌、胡反，杀北地太守，又击败冯翊太守及雍州刺史。秦、雍二州氐、羌皆响应，推氐帅齐万年为帝。大疫、大旱、饥馑，使起义声势日大，历时4年才被镇压下去。汉民大量流亡梁、益、荆、豫等州求食。由于官吏的迫害，益州流民推举巴氐豪酋李特父子为首，先后击败益州刺史赵廞、罗尚。公元304年李雄据成都称王，公元306年称帝，国号大成，实行轻徭薄赋政策，民多富实。公元347年灭于东晋。
西晋门阀士族独占政权，排斥寒门士族和少数民族贵族，引起后者强烈不满，八王之乱，王室兵戈相残，给各族人民带来极大灾难。西晋**残忍腐朽暴露无遗，统治机构分崩离析，统治力量急剧削弱。这时匈奴诸部贵族密议“兴邦复业，此其时矣。”共推刘渊于公元304年举兵反晋，称汉王，建庭左国城（今山西离石县东北）。刘渊字元海，幼习儒学，又久居洛阳，接触诸王，宰辅、名士。他声称继承汉祚，立汉高祖以下三祖五宗神主祀之。王弥、石勒等亦领兵附之。公元308年即帝位，徙都平阳（今山西临汾市西南）。两次派兵攻洛阳，皆不克。公元310年刘聪继位。公元311年遣刘曜、王弥、石勒等攻陷洛阳，俘晋怀帝。公元316年又遣刘曜攻陷长安（今陕西西安市西北），俘晋愍帝，灭亡西晋。公元319年刘曜即帝位于长安，改国号为赵，改祭匈奴冒毒单于及刘渊，史称前赵。疆域北至朔州（今甘肃固原县）南至略阳（今甘肃天水市），西至抱罕（今甘肃临夏县东北），东至新安（今河南渑池县东）与后赵为界。公元329年灭于后赵石勒。
石勒，上党武乡羯族小帅，因饥寒曾被掠卖为奴，后聚18骑为盗，又召集亡命随汲桑破邺（今河北临漳县西南邺镇）。后奔附刘渊，屡立战功。公元311年攻灭王衍所率司马越军10余万，又与刘曜、王弥攻陷洛阳。随即火并王弥，南攻江、汉。纳谋士张宾计，以襄国（今河北邢台市）为据点，取幽冀二州。公元319年称赵王，史称后赵。公元329年灭前赵，迫前凉称藩，统一了北方。疆域东至海，西至抱罕，北至阴山、渔阳（今北京市北），南以襄阳、合肥与东晋为界。
石勒以羯族为国人。立太学，培养羯族士人，提高羯族文化素质。实行九品官人制，招纳人士。“遣使循行州郡，核定户籍，劝课农桑”，“均百姓田租之半。”恢复和发展了生产。石虎继位后，徙都邺，公元350年为冉魏所灭。冉闵建立魏国，都邺，史称冉魏。公元352年为前燕所灭。此后，中原为前燕和前秦所统治，凉州则一直为前凉割据。
公元301年张轨任凉州刺史，平定州境，城姑臧（今甘肃武威市），守境安民。曾多次派军去保卫洛阳、长安。西晋亡后，仍奉西晋正朔，中原士民多避难于此。史称前凉。其孙张骏曾派杨宣领兵越流沙，伐龟兹、鄯善，于是，西域皆降。疆域东至黄河，西至葱岭，北至居延泽（今内蒙古额济纳旗境），南至南山（今甘肃祁连山）。公元376年为前秦所灭。
