Następnie w wyniku podziału dzielnicowego tego państwa ziemia dzisiejszego obwodu weszła w skład najpierw Księstwa Czernichowskiego, następnie Księstwa Riazańskiego; część obszaru była także przyłączona do Wielkiego Księstwa Litewskiego. Stolica regionu – Tuła po raz pierwszy pojawiła się w źródłach historycznych w 1146. W 1380 w południowo-wschodniej części dzisiejszego obwodu rozegrał się ważna bitwa, w której wielki książę moskiewski i włodzimierski Dymitr Doński zwyciężył wojska tatarskie pod wodzą chana Mamaja w bitwie na Kulikowym Polu; zwycięstwo to uważane jest za początek wyzwalania się Rusi z jarzma mongolsko-tatarskiego. W 1503 całość ziem dzisiejszego obwodu znalazła się w granicach Państwa Moskiewskiego. W XVI i XVII w. region był ważnym punktem ze strategicznego punktu widzenia: znajdowała się tutaj tzw. "zasieczna czerta" (ros. "Засечная черта"), tj. system przeszkód i umocnień (którego elementem były porastające region lasy) oraz twierdz, mających chronić południe Rosji przed najazdami Tatarów Krymskich.