氐將苻洪在石虎去世後投降東晉，在後趙內哄時意圖奪下關中，但遭人毒死。350年其子苻健成功奪下關中，建國前秦，與東晉斷絕。之後東晉履次派褚裒、殷浩、桓溫等率軍伐之，苻健皆成功抵禦，國勢漸固。之後苻生繼立，他淫殺無度，苻堅殺而代之。苻堅崇尚儒學，獎勵文教。他得王猛輔政，得以集權中央，經濟提升，國勢大盛，史稱“關隴清晏，百姓豐樂“。前秦強盛後，苻堅有意一統天下。當時前燕混亂，369年慕容垂投奔前秦。苻堅趁勢派王猛、慕容垂率軍於隔年成功滅燕，取得關東地區。隨後於373年滅前仇池，376年滅代國(拓拔鮮卑)及前涼，前秦統一北方。

　　在統一北方前，苻堅也開始入侵東晉，於373年攻下東晉梁益二州。五年後派苻丕攻下襄陽，俘虜朱序;派彭超圍攻彭城，但被謝玄擊敗。383年派呂光西定西域，這是自東漢之後再度佔據西域。前秦統一北方後，四周諸國遣使通好，此時只剩東晉，苻堅有意伐之。鮮卑慕容垂與羌將姚萇皆盡力支持苻堅，但王猛與苻融等氐族大臣則強烈反對。這是因為苻堅將諸胡遷入關中以便控制，又將氐族勢力置於國內要衝，以鞏固勢力，此法卻使京師空虛。而且他為人寬弘，亡國君臣皆授官位，但任其率領舊部，造成隱憂。

　　王猛去世前告誡苻堅應該先整合好國內異族再南征，但苻堅仍一意孤行。383年5月桓衝率10萬兵攻擊襄陽，苻堅派苻睿、慕容垂等人防禦。苻堅認為時機已到，於8月率舉國之師南征東晉，兵分三路，聲勢浩大。他親率步兵60萬抵達項城，派苻融為先鋒率27萬兵攻打壽陽，梁成等人屯洛澗以控淮河。東晉謝安則命謝石、謝玄等人率8萬北府兵北上救援。10月秦軍前鋒攻陷壽陽後，苻堅趕往指揮，並派朱序向謝石諸降勸降，但朱序盡泄秦軍虛實。11月晉將謝玄派劉牢之率五千精兵攻破洛澗並率軍西行，與秦軍對峙淝水。12月謝玄向苻堅建議後退決戰。諸秦將認為阻敵淝水畔比較安全，但苻堅認為半渡而擊可主動對決。當秦軍後移時，晉軍渡水突擊，朱序於後軍大喊秦軍已敗。此時秦軍大亂，謝玄等人乘勝追擊，秦軍全面崩潰，苻融戰死，苻堅中箭，孤身北返，後由慕容垂護送，史稱淝水之戰。

　　由於前秦的主力在前方，京師兵力不足，關中的鮮卑、羌、羯等族在得知前秦大敗後紛紛獨立。隔年東晉發動北伐，攻下山東河南一帶。至此前秦崩潰，北方再度回到諸雄混戰的局面。淝水之戰隔年(384年)，各胡族紛紛獨立。鮮卑慕容垂於河北復國，史稱後燕;前燕皇族慕容泓與慕容衝於關中建國西燕;前秦羌將姚萇自立，建國後秦。第二年(385年)西燕軍攻陷長安，苻堅最後被姚萇所殺。由於前秦鄴城被後燕攻下，苻丕於晉陽繼立。苻堅被殺後，鎮守前秦勇士川(今甘肅榆中)的鮮卑將乞伏國仁自立，建國西秦。仇池氐楊定也宣布復國，並稱藩於東晉，史稱後仇池。

　　第三年(386年)鮮卑拓跋圭於代地復國，國號“魏“，臣服於後燕，史稱北魏。西定西域的前秦氐將呂光返國並佔據涼州，在得知苻堅被殺後於姑臧(今甘肅武威)建國後涼。西燕的人民(鮮卑族)欲東歸故鄉而發生內亂，最後由慕容永率眾東征佔據並州(今山西省范圍)，建都長子。而前秦苻丕欲西行關中但被西燕帝慕容永所阻，南下東桓被東晉守將馮該殺死。前秦苻登於南安繼立，

據有隴西。三年內，北方八國並立，關隴地區有前秦、後秦、西秦、後涼、後仇池，關東地區則有後燕、西燕及北魏，維持了九年。　　關中方面，394年後秦帝姚興及西秦帝乞伏乾歸滅前秦。400年後秦滅西秦，乞伏乾歸投降，受姚興重用。在後涼投降後秦之後，關中暫時為後秦盤據。由於匈奴鐵弗部劉衛辰因攻北魏戰敗而亡，其子劉勃勃(後改姓赫連)投奔後秦姚萇。407年赫連勃勃叛秦，於統萬建國胡夏，並屢次攻擊後秦，後秦國勢大衰。乞伏乾歸趁機光複西秦，之後其子乞伏熾磐滅南涼，西秦佔據隴西。416年12月後秦幼主姚泓初立，東晉劉裕發動第二次北伐，率王鎮惡等將伐後秦。晉軍連克許昌、洛陽。隔年攻破長安，後秦亡。之後劉裕因故返國，留守將領內哄，夏帝赫連勃勃趁機率軍攻下長安，據有關中。另外，於405年建國譙蜀的譙縱，在劉裕第一次北伐後劉裕派朱齡石攻陷成都，譙蜀亡。

　　河西方面，後涼分裂出南涼及北涼，由於四周強敵漸漸威脅，最後向後秦投降。397年禿發烏孤脫離後涼，建國南涼，最後南涼敗於北涼和夏，為西秦所滅。同年匈奴別部盧水胡沮渠蒙遜擁漢人段業於張掖獨立，401年沮渠蒙遜殺段業取代，史稱北涼。405年後敦煌太守李皓(漢族)叛北涼，建國西涼，後亡於北涼。此時關隴地區有胡夏、西秦、北涼及後仇池四國。

　　關東方面，西燕在並州(今山西省范圍)建國後，於394年被後燕帝慕容垂所滅。由於北魏帝拓跋圭派兵幫助西燕，所以隔年慕容垂派太子慕容寶北伐北魏。慕容寶於參合陂之戰慘敗給拓跋圭後，請求其父慕容垂為他雪恥。於是慕容垂於隔年親率大軍伐魏，攻陷平城，拓跋圭則率眾北遁以回避之。但慕容垂於返途中去世，之後後燕逐漸衰弱。396年拓跋圭攻下並州，隔年慕容寶企圖反擊並州，最後被拓跋圭擊敗。而後拓跋圭大舉入侵，圍陷後燕首都中山，並遷都到平城。慕容寶則撤至根本之地龍城，後燕分裂為兩地。此時慕容德不願撤往北方，南下滑台，建國南燕，之後遷都至廣固。後燕在慕容熙稱帝後，君主昏庸，百姓勞苦，國家衰敗。407年馮跋舉兵殺慕容熙，擁高雲為帝，建都龍城，之後馮跋繼立，史稱北燕。而南燕在慕容超繼任後屢次攻伐東晉，最後於隔年被東晉的劉裕討伐而亡。此時關東僅北魏、北燕兩國。

　　北魏拓跋嗣繼立後，時常攻掠南朝宋(劉裕篡東晉後所建之國)的河南地。423年北魏拓跋燾繼立，他勵精圖治，國力大盛。拓跋燾在解除北方柔然的威脅後，開始統一華北。北魏對各民族的文化與制度采取包容態度，這減少北魏進軍的阻礙，但也使北方民戶複雜化。三年後拓跋燾大舉伐夏，攻下關中，胡夏遷至平涼。430年西秦為北涼所逼，意圖投降北魏，但隔年為夏帝赫連定所滅。赫連定意圖再滅北涼以維持胡夏，但卻被吐谷渾君主慕容慕璝襲擊而俘虜，最後斬於北魏，胡夏亡。436年拓跋燾率軍遠征北燕，馮弘逃至高句麗，北燕亡，馮弘最後被殺。439年北魏大軍圍攻姑臧，沮渠牧犍出降， 北涼亡。至此，北魏統一華北，進入“南北朝時期“。然而，還有後仇池未滅，直至443年方亡於北魏。

　　西晉末年，全國共有21州。十六國時期，北方諸國的范圍大約是華北地區及四川地區。疆域的變更可分成五期，分別是:前趙、後趙、成漢及東晉時期;前燕、前秦及東晉時期;前秦東晉對峙時期;諸國混戰與東晉時期，此時北方以後燕及後秦最盛;北魏、胡夏、北涼及東晉時期。

　　雖然各國佔地不大，但往往分置許多州，以致州境縮小。由於一些國家采胡漢分治的制度，所以設置各種族專屬的行政區。例如前趙劉聰置左、右司隸及內史，用來統治漢人。單於左、右輔及都尉，則用來統治胡人。為求虛名，以表示境域廣大，常將境外鄰境的州增設於本國內。例如後燕設置雍州於長子(原屬並州)，成漢設置荊州於巴郡(原屬梁州)，南燕置並州於陰平(今江蘇沭陽北)。所以往往多個國家同時擁有同名異地的州。北魏統一華北後即整合政區。由於州境縮小，郡失去意義而逐漸廢除。

　　此外，北方諸國會成立僑州郡縣以安置流民，通常會依據流民原籍來定新州郡名。如前燕慕容廆立國於遼東時，他將投奔來的冀州人設冀陽郡、豫州人設成周郡、青州人設營丘郡、並州人設唐國郡。河西在西晉末已有為流民設置的郡縣，在張軌為涼州刺史時，就為秦、雍流民設置武興郡。405年，西涼李皓即為南人置會稽郡、中州人置廣夏郡。這些郡縣略同於東晉南朝的僑州郡縣，只是使用大略的地名而非流民原籍。