今天的長江三角洲分屬江蘇、浙江和上海這三個省級行政區。這種行政區劃的形成經歷了2000多年的歷史，到1958年才最終形成。
吳縣長期是中心
春秋時，長三角的大部分屬於吳國，杭州灣以南部分屬於越國。在越國滅吳後，都成了越國的轄境。戰國後期楚滅越，成為楚國的一部分。公元前221年秦始皇統一六國，實行郡縣制，長三角在長江以南部分都屬於會稽郡，郡治在吳縣（今蘇州）。長江以北部分則屬於東海郡，郡治在郯縣（今山東郯城）。不過，那時今揚州以東的很多地方還沒有成陸，如整個南通市基本上都是一片汪洋。今上海市的東北部分也尚未成為陸地。
西漢期間，長三角的大部分屬於會稽郡，吳縣依然是地方行政中心。但今南京一帶屬丹陽郡，郡治在宛陵（今安徽宣州市）。長江以北部分變化較多，西漢末年屬廣陵國（都廣陵，今揚州西北）和臨淮郡（治徐縣，今江蘇泗洪南）。東漢永建四年（129年）由會稽郡分置吳郡，會稽郡的轄境縮小到杭州灣南岸，治山陰（今浙江紹興）。長三角的大部分地方屬新建的吳郡，治所還是在吳縣。至此，形成了一個長三角以長江、寧鎮丘陵、錢塘江為界，分屬不同二級政區的局面，長江南北還分屬兩個不同的一級監察區或政區。
明朝形成蘇浙省界
經過魏晉南北朝的分裂時期和隋朝短期統一，到唐朝時，長三角的江南部分都屬於江南東道，但分屬潤州、常州、蘇州、湖州、杭州、越州和明州這些二級政區，江北部分則屬淮南道的揚州，而今南通市的大部分依然沒有成陸。到了五代十國的分裂時期，長三角分屬吳國（後為南唐）和吳越國，大致以今無錫與蘇州之間及太湖西岸今江浙之間為界。北宋統一後，長三角的大部分屬兩浙路，但南京一帶屬江南東路的江寧府，長江以北部分屬淮南東路的揚州、泰州和通州，通州就設置在今南通市境已成陸部分。南宋時將兩浙路分為東西兩路，杭州灣以南的紹興和慶元二府屬兩浙東路，其余屬兩浙西路。
元朝設立的行省範圍很大，長三角的江南部分都屬江浙行省，內部的劃分與南宋時差不多，江北部分則屬於河南江北行剩明朝初年，朱元璋建都應天府（今南京），設立了一個非常大的一級政區---京師，長三角的長江南北部分第一次歸入同一政區，僅杭州及杭州灣南岸屬浙江布政使司（俗稱行盛省）。明朝遷都北京後，京師改稱南直隸，南部今嘉興市改屬浙江，從此形成了江浙兩省的界線。清初南直隸改稱江南，康熙年間分為江蘇、安徽兩省，長三角部分都劃在江蘇剩
1930年才有"上海市"
上海自元朝至元二十八年（1291年）設縣後，一直屬松江府。中英南京條約簽訂後，上海於1843年開埠，以後在縣境內陸續設立了英租界、法租界和公共租界。清朝時設有督察性質的"分巡蘇松太兵備道"，因為駐在上海，俗稱"上海道"、"上海道台"。在與西方列強的交涉中，上海縣級別太低，職權有限，所以大多由"上海道"出面，如與英國領事巴富爾簽訂"土地章程"的就是"上海道台"宮慕久。但"上海道"不是行政區劃，上海縣在行政上還是屬於江蘇剩
民國十六年（1927年）設立上海特別市，轄上海縣全境和寶山、川沙二縣部分鄉鎮，直屬中央政府，1930年改名上海市。從此上海不再屬江蘇省，長三角分屬江蘇、浙江和上海市三個省級政區。解放後，上海一直是中央直轄市，至1958年，原屬江蘇省的松江專區劃歸上海，所屬的松江、崇明、寶山、嘉定、上海、青浦、金山、川沙、奉賢、南彙10縣都成為上海市的轄境。此後，除個別地方的歸屬有過調整外，蘇、浙、滬的界線基本沒有變化。
由於中國長期實行中央集權體制，行政區劃對地區開發一直起著決定性的作用，自然地理和人文地理區域的積極作用受到抑制。改革開放以來，長三角在自然地理和人文地理上的共同優勢越來越受到各方重視，顯示了廣闊的發展前景。