吉林省是一个多民族的省份，历史上长期是汉、满、蒙古、朝鲜、锡伯等少数民族活动和聚居之地。

先秦约7000-4000年前活动在长白山北部一带的肃慎部族（汉称挹娄，隋唐称靺鞨，皆系满族前身）一度建立早期肃慎王国。肃慎人以射猎为主，为本区原始居民。

唐代时，以居住在粟末水（今第二松花江）而得名的粟末靺鞨建渤海国，渤海国主体大致以现在的吉林省为中心，包括黑龙江省南部和朝鲜半岛北部部分地区。

北宋时今辽河流域上游一带的契丹族建立辽国,灭渤海国。

1115年，居于今日中国东北地区的黑水靺鞨（女真族）建立金国，于1125年灭辽国。1234年，蒙古汗国（大蒙古国）灭金。

1279年，元朝统一中国。东北地区大部分划归辽阳行省。

明朝以后，本地区的经济活动则有畜牧、采集、狩猎、捕鱼及农业等多种生产。至明末，全省仍为人烟稀少，山林茂密，草原丰美的地区。

清初，1653年设置宁古塔将军（古吉林六城之一），管辖松花江、黑龙江、乌苏里江流域，包括黑龙江上游的石勒喀河流域和库页岛在内的海中诸岛广阔地域。

清顺治年间，颁发招垦令，鼓励华北农民来东北地区开垦，但至乾隆五年(1740年)又颁布了"流民归还令"，施行封禁政策。在此期间，长白山区划为清室采参与狩猎地，东丰、梅河口、辉南、磐石一带为皇室围场，自凤城至开原一段筑柳条边墙，南为盛京；自松花江畔的舒兰法特至今辽宁省开原筑柳条边墙，以西为蒙古族牧地，禁止越境。但清政府的封禁政策并未能阻止为生活所迫的华北大批汉族农民流入吉林中部一带，并向北、向东、向西扩展。

嘉庆八年(1803年)废止“流民归还”的封禁令。光绪四年(1878年)吉林又设置垦务局,大事垦殖。在农垦区内出现了酿酒等手工业和小的集镇，东部鸭绿江和图们江流域也有不少汉族和朝鲜族移入，从事农业、伐木和采集。经济面貌大为改观，并逐步形成东部的农林地区，中部的农业地区和西部农牧地区的差异特点。

光绪三十三年三月初八(1907年4月20日),清政府颁布政令，改革东北地区的管理体制和地方官制，建立“行省”，吉林省正式建省，省会设在吉林，辖区跨今吉、黑两省大部分地区，下设吉长、滨江（现哈尔滨）、依兰、延吉四道，一直延续到中华民国时期。

本地区20世纪初始建铁路，1903～1929年陆续修通了中东铁路南满支线、吉长、四洮、吉敦、天图、沈吉等线，日伪时期又修通了长图、长白、 牡图、拉滨、 白阿、梅辑、鸭临等线。这些铁路改变了以吉林为中心的官马驿站交通系统和区域联系方向，哈尔滨及其所联系的地区也由吉林省析出。

清前期，吉林省疆域一直延伸至海岸线，比邻日本海，包括今天该省东部、黑龙江省东部、俄罗斯滨海边疆区和哈巴罗夫斯克边疆区南部，在清朝省区面积中占列第六、七位。在《中俄北京条约》中吉林所有沿海地区被割让，仅剩下内陆。

中华民国时期，国民政府1945年时期的东北曾划成九个省份，当时的吉林省省会为吉林市，辖2市18县1旗。

1945年起，中国共产党开辟东北解放区，在原吉林省境内设吉林、松江、合江三省。

1949年4月重划东北行政区时，保留吉林省，省会吉林市，同时合江省撤消并入松江省。

1954年6月，松江省撤消并入黑龙江省；吉林省省会迁至长春市。全省面积18.74万平方公里，人口2727.99万。

自此后，吉林省疆域始终未变，仅作部分调整。