殷周时期，云南被称为“百濮之国”。

前3世纪，楚国大将庄蹻进入滇池地区，建立滇国。

前221年，秦始皇统一六国，在云南东北部设立郡县，并开五尺道自今曲靖联系内地。

元封二年（前109年），汉武帝开西南夷，滇王降，以其国置益州郡，属益州部。东汉增置永昌郡，亦属益州部。

三国时期，云南地区称为“南中”。蜀汉建兴二年（224年），分益州，置交州，改益州郡为建宁郡，又增置兴古郡、云南郡。置总督于建宁（今云南曲靖）总摄之，遥领交州刺史。225年，蜀国丞相诸葛亮率大军降服“南中”大王孟获。

晋朝泰始七年（271年），改置宁州。太康三年（282年），复省入益州，置南夷校尉。太安二年（303年），复置宁州。东晋咸和八年（公元333年），李雄派李寿率兵攻占南中，李寿被封为“建宁王”，爨琛为交州刺史。咸康四年（338年），分置安州。咸康五年（公元339年），爨琛降晋，晋王朝封爨琛为宁州刺史，并承认其世袭地位，从此彝族豪族爨氏统治云南400年。

南北朝，梁大同年，改置南宁诸州，承圣末年，云南没于群蛮。隋开皇十七年（597年），复开南中，仍置南宁州，领羁縻数十州，后又领于益州都督府。

唐朝武德四年（621年），置姚州管羁縻州三十二。贞观六年（633年），于戎州置都督府，督南中一十七州。开元二十六年（738年），洱海地区的蒙舍诏部落首领、哀牢夷人皮罗阁兼并其他五诏（蒙越、越析、浪穹、漾备、越澹），建立南诏国，被唐朝赐名“归义”，封为云南王。次年建都太和城(今大理市)。天宝元年（742年），置戎州督羁縻三十六州。天宝九年（750年），南诏占领云南全境，称臣吐蕃，僭国号曰大蒙。贞元四年（788年），吐蕃册封日东王。五年，复归唐。十年，请改国号南诏。太和三年（829年），复叛唐。大中十三年（839年），僭称帝国，号大礼。光化四年（901年），郑买嗣夺位，自立为王，改国号大长和。

后唐天成三年（928年），白族杨干贞夺位，自立为王，国号大天兴。次年，改国号大义宁。后晋天福二年（937年），白族段思平灭大义宁，建立大理国，都城大理。疆域包括云南省、贵州省、四川省西南部等地区，缅甸北部地区，以及老挝与越南的少数地区。

1253年，忽必烈派蒙古军队征服大理国，1276年正式建立云南行省。