山东省地图
山东石器时代文明包括距今8500年－7500年的后李文化， 距今7300年－6100年前的“北辛文化”，以及公元前4300年－前2500年的大汶口文化与龙山文化汉字的较早发掘品追溯到济南市章丘区龙山街道龙山文化的陶片，距今4000年－3500年之间的岳石文化。
夏朝禹分九州时，山东属于青州。
商朝建立之前，商的始祖契都于蕃，相土东都在泰山下。山东西南部曾是商部落的活动中心，也是商王朝统治的中心区域之一；商初有八次迁都，其中前两次在山东境内。对山东东部未华夏化的东夷人，商王朝通过盟国奄国、薄姑国等对其进行统治。
公元前1046年，周武王灭商纣，天下更始。武王首封辅佐有功的姜太公于齐；文王之子曹叔振铎于曹；武王之弟周公则封于鲁。
齐国临淄，齐国“通商工之业、便鱼盐之利，而人民多归”，融合“东夷文化”、“因其俗，简其礼”，“举贤而尚功”，务实革新、兼容并包，国力相当鼎盛。齐国的工商业与技术如纺织业也非常发达，有“冠带衣履天下”的美誉。
鲁国都于曲阜，鲁国秉承周朝礼乐典仪，是尊尚仁义、传统、伦理、人和的“礼仪之邦”。
曹国建都陶丘，陶丘是中原地区的水陆交通中心和全国性经济都会，享有“天下之中”的美誉。范蠡助越灭吴后，辗转至陶，定居经商，被后人尊为“商祖”。
齐鲁文化对中华文化的形成和发展有大量贡献及深远影响。生于鲁都曲阜的孔夫子在这里开创了儒家思想，成为后来中国社会框架与价值观的基石。蚩尤（中华先祖之一）、孔子、孟子等都是齐鲁两国对中华文明多方面贡献的杰出代表。
春秋时期山东境内有许多小一些的诸侯国，仅见于《左传》的就有55国之多，其中疆域及影响较大的有莱、莒、邹、滕等国，他们后来多被齐、鲁两国并吞。
战国时代，齐国成为七雄之一；而今日山东的大部分地区都由齐、鲁两国拥有。
公元前221年，齐国成为最后被秦国吞并的诸侯国。 秦并天下，分天下为36郡，其中在山东地区设置了临淄郡、齐郡、东郡、薛郡、琅邪郡、胶东郡、济北郡。
秦朝末汉初，项羽分封诸将为王，将齐地划分为齐、胶东、济北三国。
西汉初年，山东大部分为齐悼惠王刘肥的封地。汉文帝采纳了贾谊“众建诸侯而少其力”的建议，把齐国一分为七。汉武帝元封五年（106年），划分天下为十三州，其中在山东地区设置了北部的青州和南部的徐州、兖州。一直延续到西晋时期。青州刺史部下辖平原郡、千乘郡、济南郡、北海郡、东莱郡、齐郡、淄川国、胶东国、高密国。兖州刺史部下辖泰山郡、山阳郡、济阴郡、城阳国、东平国。
山东素有“膏壤千里”的美誉，早期就有发达的农业与手工业，秦汉为中国的经济中心。山东的粮食不断沿黄河西溯，供应关中。是汉代“丝绸之路”的重要源头，临淄、定陶、亢父是全国的三大纺织中心，大量精致的纺织品自此源源不断地输往西域。
东晋十六国北朝时期，至少几百万北方人民迁徙往南方、东方，大量北方、西方游牧民族进入山东、山西、河北、河南等北方等地，北方的民系出现巨大变化，山东地区先后被后赵、前燕、前秦占领。
淝水大战过后，山东回归东晋，东晋设置幽州于广固（今青州），不久被慕容德攻占。义熙六年（410），刘裕平定南燕，复置青州和兖州。
南北朝时期，争战频仍，经济破坏。刘宋时，增置冀州治历城。其后入于北魏，改冀州置齐州。北魏亡，属北齐，不久为北周所并。
隋朝实行郡县两级制，山东省分属15个郡，共166个县。
唐朝全国设置10个道，以黄河为界，山东省分属河南道和河北道。
山东恢复发展。当时主要属于河南道。开元天宝年间，每年都有几百万石的粟米运至关中，而青、齐等地的物价仍远低于中国其他地方。唐代兖州的镜花绫、青州的仙纹绫，都是驰名全国的精美织品。至唐后期，战乱又起。
宋朝，山东隶属于京东路和河北路，后又增置京东西路，曹州、郓州属京东西路。北宋末年发生了宋江领导的梁山起义。
金朝设置山东东路及山东西路，东路治益都，西路治东平。金朝剥削严重，加上蒙古人不断侵扰及野蛮统治，社会与经济处于滞退状态。金代人口约144万户（约1000万人）。 到元代，只有126万人、38万户，与金代相比，人数减少约87%、户数减少约75% 。
元朝，在山东地区设立了东平行省、济南行省、山东淮南楚州行省、益都行省、山东行省等。行省下设路、府、州、县，形成了四级地方行政制度。
明朝开始设立山东布政使司（当时包括辽东、北京、天津及河北）。
明初光复时，山东“多是无人之地”，政府鼓励人民垦荒。至洪武二十六年（1393年），耕地面积有7240余万亩，是北宋时期的2.4倍，居全国第三位。1421年永乐皇帝迁都北京以后，京杭大运河沿线的济宁和临清由于漕运的发展而繁荣起来。
清朝初设置山东省，“山东”才成为本省的专名。到康熙年间，耕地达到9000余万亩。
1860年代，烟台成为山东第一个开放口岸。1895年，在甲午战争中，日军攻占威海，北洋海军全军覆没。1898年，青岛和威海分别租借给德国和英国。德国修筑了从青岛通往济南的胶济铁路（1905年）与津浦铁路北段（1911年），把山东当作自己的势力范围。1899年，义和团从山东兴起，攻击遍布山东省的西方传教士。
清末，面对俄国和日本的威胁，东北终于向汉族移民开放，加上民国初年张作霖的鼓励措施，在100年间有为数上千万的山东农民闯关东谋生，成为东北人中的重要组成部分。
民国
1913年，山东省设立岱北道、岱南道、济西道、胶东道。
1914年，日军从德国手中夺取青岛。1922年华盛顿会议后归还中国。1928年，山东省撤销道这一级，省直辖107个县。1930年，国民政府从英国手中收回威海。
1937年－1945年抗日战争，日军占领山东铁路和城市，中国共产党领导人民建立了山东抗日根据地 ，山东省政府主席何思源早在1945年6月秘密入鲁，并在9月1日到达济南。
1946年10月下旬，何思源调任北平市长，10月23日，王耀武正式上任山东省政府主席，11月1日，王耀武宣誓就职。在王耀武主鲁之初，蒋介石三次莅济巡视，并进行频繁接见与视导，与王耀武长时间私谈。
1948年9月24日，中国人民解放军攻占济南，在寿光俘虏逃往青岛途中的山东省主席王耀武。 1949年6月2日，中国人民解放军解放青岛。
1949年8月18日，长山列岛解放，山东省至此全部解放。
1949年8月，华北人民政府通令，山东部分地区划出，与河南、河北的部分地区成立平原省。
新中国
新中国成立后，山东的菏泽、聊城等地区划归平原省管辖；1952年撤销平原省，菏泽、聊城、湖西3专区划归山东省。
1953年6月，滕县专区（今滕州）驻地迁往济宁，成立济宁专区。7月，撤销湖西专区和沂水专区，将其所属县市分别划归济宁、菏泽和临沂专区；1954年12月，撤销淄博工矿特区，设立淄博市；1958年，莱阳专区更名为烟台专区。
1960年，撤销峄县，设立枣庄市；1963年，河南省东明县划归山东；1964年，范县划归河南；1965年1月，馆陶划归河北，河北省的宁津县、庆云县划归山东；1967年，专区更名为地区，山东辖9个地区，4个省辖市，5个县级市，107个县。
1981年5月，昌潍地区更名为潍坊地区；1982年11月，设立省辖东营市；1983年，撤销烟台地区、潍坊地区、济宁地区，设立地级烟台市、潍坊市、济宁市；1985年，撤销泰安地区，设立地级泰安市；1987年，威海升为地级市；1989年，日照升为地级市。
1992年，惠民地区更名为滨州地区，莱芜县升为地级市。
1994年，撤销临沂地区、德州地区，设立地级临沂市、德州市。
1997年，撤销聊城地区，设立地级聊城市
2000年，撤销滨州地区、菏泽地区，设立地级滨州市、菏泽市。
2018年12月，撤销地级莱芜市，将辖区划归济南市管辖，设济南市莱芜区和钢城区。
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