公元304年至公元439年(西晋永兴元年至北魏统一)，南至今淮河，北至阴山，西至葱岭，东至海，东北至鸭绿江下游以北，西南至澜沧江以东，相继建立了十六个分裂割据政权。即西晋永兴年建立的成(巴氐)、汉(匈奴)，西晋亡后建立的前赵(匈奴)、后赵(羯)、前凉(汉)、前燕(鲜卑)、前秦(氐)、后秦(羌)、后燕(鲜卑)、西秦(鲜卑)、后凉(氐)、北凉(匈奴)、南凉(鲜卑)、南燕(鲜卑)、西凉(汉)、夏(匈奴)、北燕(汉)。此外，还有冉魏(汉)、西燕，但没有包括在内。汉和前赵算一国，史称十六国时期。而入主中原的五个主要部族即匈奴、羯、鲜卑、氐、羌，史称五胡。习称五胡十六国。
西晋时，秦、雍、并三州膏腴之地已为羌、氐、匈奴所聚居，羌族及杂胡居泾水及渭水下游以北，氐族居渭水中游两岸及下游南岸。匈奴族则居汾水中下游，羯族居蜀漳河上游。西晋政府的民族歧视及残酷的压迫和剥削引起他们的反抗。公元294年匈奴郝散反，攻上党，不久被杀，公元296年郝度元联合羌、胡反，杀北地太守，又击败冯翊太守及雍州刺史。秦、雍二州氐、羌皆响应，推氐帅齐万年为帝。大疫、大旱、饥馑，使起义声势日大，历时四年才被镇压下去。汉民大量流亡梁、益、荆、豫等州求食。由于官吏的迫害，益州流民推举巴氐豪酋李特父子为首，先后击败益州刺史赵廞、罗尚。公元 304年李雄据成都称王，公元306年称帝，国号大成，实行轻徭薄赋政策，民多富实。公元347年灭于东晋。
西晋门阀士族独占政权，排斥寒门士族和少数民族贵族，引起后者强烈不满，八王之乱，王室兵戈相残，给各族人民带来极大灾难。西晋政府残忍腐朽暴露无遗，统治机构分崩离析，统治力量急剧削弱。这时匈奴诸部贵族密议“兴邦复业，此其时矣。”共推刘渊于公元 304年举兵反晋，称汉王，建庭左国城(今山西离石县东北)。刘渊字元海，幼习儒学，又久居洛阳，接触诸王，宰辅、名士。他声称继承汉祚，立汉高祖以下三祖五宗神主祀之。王弥、石勒等亦领兵附之。公元 308年即帝位，徙都平阳(今山西临汾市西南)。两次派兵攻洛阳，皆不克。公元310年刘聪继位。公元311年遣刘曜、王弥、石勒等攻陷洛阳，俘晋怀帝。公元316年又遣刘曜攻陷长安(今陕西西安市西北)，俘晋愍帝，灭亡西晋。公元319年刘曜即帝位于长安，改国号为赵，改祭匈奴冒毒单于及刘渊，史称前赵。疆域北至朔州(今甘肃固原县)南至略阳(今甘肃天水市)，西至抱罕(今甘肃临夏县东北)，东至新安(今河南渑池县东)与后赵为界。公元329年灭于后赵石勒。
石勒，上党武乡羯族小帅，因饥寒曾被掠卖为奴，后聚18骑为盗，又召集亡命随汲桑破邺(今河北临漳县西南邺镇)。后奔附刘渊，屡立战功。公元311年攻灭王衍所率司马越军十余万，又与刘曜、王弥攻陷洛阳。随即火并王弥，南攻江、汉。纳谋士张宾计，以襄国(今河北邢台市)为据点，取幽冀二州。公元319年称赵王，史称后赵。公元329年灭前赵，迫前凉称藩，统一了北方。疆域东至海，西至抱罕，北至阴山、渔阳(今北京市北)，南以襄阳、合肥与东晋为界。
石勒以羯族为国人。立太学，培养羯族士人，提高羯族文化素质。实行九品官人制，招纳人士。“遣使循行州郡，核定户籍，劝课农桑”，“均百姓田租之半。”恢复和发展了生产。石虎继位后，徙都邺，公元350年为冉魏所灭。冉闵建立魏国，都邺，史称冉魏。公元352年为前燕所灭。此后，中原为前燕和前秦所统治，凉州则一直为前凉割据。
公元 301年张轨任凉州刺史，平定州境，城姑臧(今甘肃武威市)，守境安民。曾多次派军去保卫洛阳、长安。西晋亡后，仍奉西晋正朔，中原士民多避难于此。史称前凉。其孙张骏曾派杨宣领兵越流沙，伐龟兹、鄯善，于是，西域皆降。疆域东至黄河，西至葱岭，北至居延泽(今内蒙古额济纳旗境)，南至南山(今甘肃祁连山)。公元376年为前秦所灭。
鲜卑慕容部经济文化较落后，原居辽河流域，在汉族封建生产方式影响下，逐渐封建化，先后徙居大棘城(今辽宁义县)、龙城(今辽宁朝阳市)、蓟(今北京市西南)。公元 352年灭冉魏，自称燕皇帝，徙都邺。史称前燕。疆域东至海，西至今山西离石、河南洛阳、南阳与前秦为界，北至今山西代县，南于淮河与东晋为界。东北至今鸭绿江下游以北。公元370年灭于前秦。此后，前秦统一了北方。
氐族豪苻洪原居略阳临渭(今甘肃秦安县)。后赵时，东徙枋头(今河南浚县西南淇门渡)，为流民都督。后赵亡，其子苻建率众西归关中，称王，都长安，国号秦。史称前秦。公元357年，苻坚即帝位，重用寒门士人王猛，改革政治，镇压豪强，发展生产，“田畴修癖，帑藏充实，典章法物靡不悉备。”他先后灭前燕、前凉、代国(鲜卑拓跋部)，征服西域，统一了北方。又取东晋梁、益二州。疆域西至葱岭，东至海，西南至今四川攀枝花市，东北至今鸭绿江下游以北，北至阴山，南至淮河与东晋为界。公元383年苻坚大举南伐东晋，败于淝水，于是鲜卑慕容部、羌、杂胡及各地纷纷叛乱、割据。
在西燕的猛烈攻击下，公元385年为后秦所灭。此后，中原为后燕，后秦所割据，凉州则为后凉割据。
西燕，公元384年鲜卑慕容冲建，都阿城(今陕西长安市西北)，冲死，慕容永徙都长子(今山西长子县西南)，公元394年为后燕所灭。
后燕，公元384年鲜卑慕容垂建。都中山(今河北定县)。公元397年北魏攻占中山，慕容宝徙都龙城。公元407年慕容熙为冯跋所杀，国亡，冯跋立高云为帝，史称北燕。公元409年冯跋继位，“省徭薄赋。”公元436年为北魏所灭。南燕，公元398年鲜卑慕容德建于滑台(今河南滑县东南)，为北魏所逼，乃率众东取青州诸郡，都广固(今山东青州市西北)。公元410年灭于东晋。
后秦，公元384年羌酋姚苌叛苻坚建，都长安，公元394年姚兴继位。公元417年为东晋所灭。
夏，公元407年匈奴赫连勃勃建，都统万城(今陕西靖边县东北白城子)。公元417年东晋灭后秦。勃勃击败晋兵，取长安。公元431年赫连定灭西秦之后，为吐谷浑所袭，国亡。
西秦，公元385年陇西鲜卑乞氏建，都金城(今甘肃兰州市西)。公元431年为夏所灭。
后凉，公元386年前秦大将氐人吕光自西域回师据凉州所建，都姑臧(今甘肃武威市)。疆域东起黄河，西至葱岭，南至祁连山，北至居延泽。公元403年灭于后秦。其西部为西凉，公元400年李嵩建，初都敦煌，后徙都酒泉(今甘肃酒泉市)。公元420年灭于北凉;其东部一为南凉，公元397年河西鲜卑秃发氏建，都乐都(今青海乐都县)。公元414年灭于西秦。另一为北凉，公元397年临松卢水胡沮渠蒙逊建，都张掖(今甘肃张掖市西北)，后徙都姑臧。公元439年灭于北魏。
十六国时期虽处于分裂时期，但对中国历史发展有着深远的影响，首先，它开创了少数民族入主中原的先例。“王侯将相宁有种乎？”不仅由雇农陈胜、亭长刘邦实现了，这时亦为刘渊、刘聪、石勒、苻坚等实现了，汉族门阀士族统治的独占被突破了。而代之以少数族与汉族寒门士族的联合统治，他们中多数受过儒学薰陶，重用寒门士族，恢复和发展农业生产，使百姓得到喘息之机，北方获得短时的安定。和同时的东晋比较，并不逊色。这对中国历史发展的影响是十分巨大的。其次少数民族由被统治民族变为统治民族，其统治者(以及汉族谋士)如何正确处理民族矛盾和阶级矛盾，这是历史提出的新课题。有的一开始就解决得不好，有的开始还解决得好，实现了北方的统一，后来就不行了，其统治很快就崩溃，北方又陷入分裂状态。但他们的经验教训对中国历史影响也是很大的。所以到北魏出现了孝文帝的改革。
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