秦末,南海郡尉任嚣病危,委任龙川县令赵佗代职;公元前208年,南海郡尉赵佗乘秦亡之际,封关、绝道;三年后,兼并岭南的桂林郡、象郡;于公元前204年正式建立南越国,自号“南越武王”,定都广东番禺 。公元前196年,汉高祖刘邦遣大夫陆贾使南越。赵佗受汉高祖所赐南越王印绶,臣服汉朝,南越国遂成汉藩属国。刘邦死后,吕后临朝,从经济上制裁南越国,并发兵南下攻打南越国,赵佗抵抗并反攻到湖南一带,断然宣布脱离汉朝,自称“南越武帝”。公元前179年,吕后死,汉文帝刘恒即位,再次派陆贾出使南越说服赵佗归汉。赵佗再次接受了陆贾的劝说,除帝号复归汉朝,南越国正式列入中国统一的版图。公元前137年,赵佗去世。其后代续任了四代南越王。公元前111年,汉朝平定南越国 。汉朝将南越国地划分为9个郡。为了便于监督各郡官吏,汉朝又设立13个常驻监察机构,称为“十三部”。东汉末,交趾部改为交州,除监察权外,还拥有军政大权,成为郡上一级政府,地方行政制度也就从郡县二级变为州、郡、县三级。今广东省境包括交州辖下的整个南海郡(粤中、粤东),还包括苍梧郡、合浦郡、荆州桂阳郡和扬州豫章郡的一部。其中南海郡较秦代增置3个县:揭阳、中宿(今清远)和增城。东汉末,赤壁之战后逐渐形成魏、蜀、吴三国鼎立的局面。公元210年(汉献帝建安十五年),吴国的孙权任命步骘为交州刺史,率兵抵番禺。217年,步骘把交州州治从广信东迁番禺。264年,东吴为便于治理,又把南海、苍梧、郁林、高梁4个郡(今两广大部)从交州划出,另设广州,州治番禺,广州由此得名。