据中国古代文献记载，黑龙江地区古代民族与中原地区的联系，可以追溯到传说时代虞舜和夏禹时期。公元前二十世纪肃慎于帝舜二十五年曾入朝贡献弓矢，舜的管辖范围，已远及山戎、发、肃慎的活动地区。夏禹时，相互联系有进一步发展。
公元前十一世纪。黑龙江地区的古代民族，分别向周朝贡献戎菽、黄罴、当时东胡和橐离已进入青铜文化时代，肃慎则处于新石器时期，社会发展属于原始社会阶段。
战国、秦、汉时期，中原地区已进入封建社会。这时在嫩江下游和松花江上游一带活动的扶余族，使用殷历，其祭天、占卜和饮酒等习惯，均与商殷相似。这一时期，黑龙江地区已普遍进入早期的铁器时代。
公元前二世纪西汉武帝时，所设真蕃郡的统辖范围，曾包括今黑龙江东部的宁安地区，这是中原统治政权在黑龙江地区设治管辖的开始。
魏、晋、南北朝时期，中原王朝对黑龙江的统治加强，各民族多次派出贡使，向中原王朝进贡。
隋、唐时期，是黑龙江地区历史发展的一个重要时期。唐朝在黑龙江流域普遍建立了管理机构。后来在黑龙江西部设室韦都督府，在东部设忽汗州都督府(又称渤海都督府)。在黑龙江下游和乌苏里江汇合地区设黑水都督府。
辽继唐在黑龙江地区设治管辖，于黑龙江上中游地区设羽厥里节度使、室韦节度使和乌古迪烈统军司；在嫩江设泰州(今泰来县塔子城古城)；在黑龙江东部地区设女真节度使；在牡丹江以北至黑龙江下游一带设五国部节度使。黑龙江地区各族向辽贡纳马匹、貂鼠、生金、北珠、人参、松实、白附子、蜜腊、麻布、海东青(鹰的一种)等。
辽天庆五年(一一一五年)，女真完颜部首领阿骨打击败辽国，自称皇帝，国号大金，改元收国，定都会宁(今阿城市白城)。金建国后，阿骨打命完颜希尹造女真文字，于天辅三年(一一一九年)颁行。金天会五年(一一二五年)灭辽，金代替辽统一了中国北方，从而形成中国历史上金、宋对峙的局面。金代是汉族大批移入黑龙江地区的时期，主要在松花江以南五常等地，促进了农业的发展。
元朝时期，黑龙江地区西部为成吉思汗的二弟哈布图哈撒儿家族的游牧地，今泰来塔子城古城则为成吉思汗幼弟斡惕赤斤故城。整个东北设辽阳行省统辖。下设路、府、州、县。
明朝永乐七年(一四○九年)于黑龙江口设奴尔干都指挥使司，共辖384卫、24所、7城站、1寨。所辖区域北到外兴安岭，东抵鄂霍茨克海的库页岛。明朝承继元代的建制，建立了海西东水路城站和海西西陆路城站，从辽东到奴尔干都司设驿站40余所，多次派员沿松花江、黑龙江下航至奴尔干等地，了解和抚慰各族。从十五世纪初，明朝先后于开原、抚顺设马市，在吉林设立造船厂，这对扩大东北各地经济的互相交流和发展松花江、黑龙江的水路运输有重要作用。
清代是黑龙江地区历史发展的重要历史阶段。一六四四年清朝入关，东北地区归盛京总管统辖。顺治十年(一六五三年)设宁古塔昂邦章京，辖区包括今吉林、黑龙江地区。康熙十六年(一六七一年)筑黑龙江城(黑龙江左岸旧爱珲城)。自康熙二十二年(一六八三年)起，设黑龙江将军，这是以黑龙江命名地方区划之始。第一任将军为萨布素，率部戍边于爱珲，统辖松花江左岸以北直到外兴安岭的广大地区。松花江右岸地区仍归宁古塔将军(后称吉林将军)管辖。 康熙二十八年(一六八九年)，中俄两国通过谈判，在清朝政府作出重大让步的情况下，签订了中俄《尼布楚条约》，中国方面把贝加尔湖以东至尼布楚一带中国领土割让给俄国，肯定了中俄东段边界的走向，以格尔必齐河和额尔古纳河、外兴安岭至海为界。从此以后，直到十九世纪中叶，中俄两国的边境较为安宁。康熙二十九年(一六九○年)黑龙江将军驻地移至墨尔根(今嫩江)，康熙三十八年(一六九九年)又移至卜奎(今齐齐哈尔)。
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