在公元前4000年左右，中国东北地区的兴凯湖畔就产生了肃慎族系新开流文化。两周时期，东北地区为箕子朝鮮、肃慎、燕、亳吾的领土，这一时期东北和中原地區开始交流。前300年左右，燕将秦开破东胡，設置辽东郡；前226年，秦将王翦攻克燕都蓟（今北京），燕王喜与太子丹逃亡辽东，秦将李信追太子丹至衍水。前2世纪，扶余国在中国东北中部建立；前37年，高句丽国建立。公元698年，渤海国建立，渤海国模仿唐朝的治国模式和文化，被称为“海东盛国”。而当时，东北地区还有靺鞨等各民族存在。907年，唐朝灭亡后，耶律阿保机建立契丹（后改称辽），并灭渤海国，建立了东丹。此后，契丹与高丽爆发了多次战争，最终失败。此后女真开始在东北地区兴起，1115年，完颜阿骨打建立金，定都会宁（今黑龙江省哈尔滨市阿城区），不久灭掉了辽。金朝完颜亮时期，都城从上京（会宁）迁到了中都（今北京）。成吉思汗征讨金朝时占领了东北地区，使东北地区纳入了蒙古帝国的统治范围。蒙古曾多次攻打朝鲜半岛的高丽，1269年（至元6年），元政府设置辽阳等处行中书省于辽阳。