千葉氏を始めとする総州の諸侯（安西氏、和田氏、葛西氏など）が支援したことによって、わずか1ヶ月で関東武士の恭順と結束を固め、鎌倉幕府を築くための原動力となったことは著名である。この功績によって千葉氏当主だった千葉常胤は、鎌倉幕府の重臣となり、鎌倉時代から室町時代にかけて、総州の支配者としての確固たる地位を築くと共に、奥羽（後の奥州千葉氏）・九州（後の九州千葉氏）にも所領が与えられ、一族の一部が移住、勢力が拡大する。一方の上総氏は、頼朝の政権獲得の過程で、当主広常が謀殺され、領地も没収されてしまったため、以後の歴史書や系図で不当に扱われてきたという経緯がある。鎌倉時代前期には、千葉氏（上総の千葉常秀を除き）は、畠山氏や三浦氏のように北条氏とは争わず、千葉常胤の嫡男太郎胤正が千葉宗家（千葉介家）、次郎師常が下総国相馬郡、三男胤盛が武石郷、四郎胤信が大須賀保、五郎胤通が国分郷、六郎胤頼が東庄を本拠とし、世に千葉六党と称され最盛期を迎える。
鎌倉時代中期の蒙古来襲の際には、千葉氏も九州に所領を持っていたことから、当主の頼胤、宗胤がそれぞれ、文永の役、弘安の役に参加している。しかし、同時期から千葉介の継承を巡り、千田胤貞と千葉貞胤の間で、内紛が起こるようになり、1333年（元弘3年、正慶2年）に鎌倉幕府を打倒すると、対立は表面化、それぞれ、足利尊氏と新田義貞双方に属し、1336年（南朝：延元元年、北朝：建武3年）に胤貞が没するまで争いが繰り広げられた。また、1365年（南朝：正平20年、北朝：貞治4年）の氏胤没前後からは、貞治・応安の総論の展開による下総での国内問題や千葉家の筆頭家老の座を巡る原氏と円城寺氏の争いなど、千葉宗家・千葉六党・家臣（同族）間の対立や内紛が後も絶えずに起こる。さらに室町時代になると、関東では、鎌倉公方と室町幕府との対立が激化、関東管領の上杉氏（藤原勧修寺家流）も加わった争いが相次ぎ、長い戦乱が続いた。現在の県域も巻き込まれ、荒廃した。この一連の戦いは、関東管領・鎌倉公方（古河公方）を始め、関東の諸氏の勢力を衰えさせた。
千葉氏も例外ではなく、1455年（康正元年）の享徳の乱の際には、一族の重鎮である馬加康胤を擁した重臣原胤房によって千葉宗家が滅ぼされるなど、戦国時代には大きく勢力が衰退していた。この状況に乗じ、戦国時代になると小田原の北条氏が関東各地を次々と支配下に置き、台頭してきた。千葉氏は、北条氏に従属し、安房を本拠とする里見氏（詳細は国府台合戦を参照）や上杉氏（詳細は北条征伐を参照）との争いに巻き込まれていく。上総国では、上総武田氏が台頭、古河公方の分家筋である足利義明を小弓公方として擁立し勢力の拡大を目指した。安房国では、1440年（永享12年）の結城合戦に破れ、安房に上陸した里見義実が領主だった安西氏を追放し台頭する。里見氏は、戦国時代になると北条氏と房総の覇権を争うことになる。鴻の台とね川風景1590年（天正18年）、第31代当主千葉重胤の時に豊臣秀吉の小田原の役で北条氏が滅亡すると、千葉氏も所領を没収され、戦国大名としての千葉家は断絶してしまった。
一方、里見氏も房総半島南部一帯に勢力を伸ばしていたが、小田原の役の際の軍事行動が私的な戦闘行為とみなされて安房一国に削減された。北条氏滅亡後に徳川家康が駿河・遠江・三河・甲斐・信濃の5ヶ国から下総・上総を含む関八州に移封されたことにより、房総の大部分がその支配下に入る。上総・下総には、常陸佐竹氏と安房里見氏を警戒して、本多忠勝を始めとする徳川家の譜代家臣団が配置されるも、里見家は存続し、引き続き安房を領有する。だが、江戸時代初めに起きた大久保長安事件の余波を受けて改易、その後断絶することになる。江戸時代を通じて、県域各地は、幕政改革の影響を強く受け、印旛沼治水工事や椿海干拓などの大規模な土木事業や新田開発が盛んに行われた。また、風土や立地に恵められていたことから、薬草や農産物などの栽培所が設置され、試験栽培などが行われた。有名な話としては、飢饉対策のため、サツマイモ栽培を関東で広めるために、下総国の馬加村（現千葉市花見川区幕張町）、上総国の九十九里浜の不動堂村（現九十九里町）において試験栽培が実施され、1735年（享保20年）関東地方でも栽培が可能であることを確認。
これ以後、サツマイモが関東一円に広がるきっかけを作ったことは有名である。なお、下総薬園台（現船橋市）では、朝鮮人参や黄蓮の栽培も試みられている。明治元年（慶応4年）9月（1868年10月）、明治と改元される。すでに政体書によって決まっていた府藩県三治の地方制度が、6月頃から関東地方で実施され始めた。幕末期の房総地方には17藩が所在したが、その間転封が命じられ、明治元年末（1869年初め）には23藩の多数にのぼった。そのため明治4年7月（1871年8月）の廃藩置県が実施されると、26県という多数の県が並立することとなった。しかし、同年11月の全国的な県の廃合で新治県・木更津県・印旛県の3県に統合された。次いで、1873年（明治6年）6月15日、印旛県と木更津県の合併により千葉県が誕生、県庁が千葉町（千葉市街地）に開設された。千葉県権令には柴原和が就任した。1875年（明治8年）5月7日に新治県の茨城県編入に伴い、千葉県であった結城郡・猿島郡・岡田郡・豊田郡4郡と葛飾・相馬両郡の一部を茨城県に譲渡して、香取郡・匝瑳郡・海上郡を旧新治県から編入した。
次いで葛飾郡のうち江戸川以西を埼玉県に移管し（のち中葛飾郡を経て北葛飾郡の一部）、さらに1899年（明治32年）4月1日に香取郡の利根川以北が茨城県に編入されている。これにより、現在の県域がほぼ確定した。明治2年（1869年）には、明治政府によって、東京在住の旧士族出身者を始めとする失業者の救済のために旧幕府牧の開墾事業が計画され、初富、二和、三咲、豊四季、五香、六実、七栄、八街、九美上、十倉、十余一、十余二、十余三などの村が新しく作られた。東京に近かったことから、1873年（明治6年）に明治天皇が習志野原へ御幸して以来、首都防衛を名目に、習志野を始め千葉、市川、柏、松戸、佐倉、四街道、茂原、木更津、富津、館山のような多くの軍事拠点（軍郷）が造られた。太平洋戦争（大東亜戦争）の際には、風船爆弾によるアメリカ本土空襲のための前線基地も置かれた。なお、県や各市町村も、このような軍事拠点を造ることが重要な産業基盤につながると捉え、競って誘致を推進した。
その中でも千葉市は、千葉連隊区司令官を始め多くの軍学校や軍営施設が造られたことから、軍都千葉と呼ばれた。近代になると、官主導のもと近代産業の育成が行われたが、千葉県では地下資源に恵まれなかったことから、近代工業が育たず、開発から大きく取り残される形となった。だが、江戸時代以降の醤油・みりんといった醸造業は近代に入っても発展を続け、1928年（昭和3年）には戦前の労働争議でも最大規模の野田醤油労働争議が発生した。他の発達産業としては、従来の農業・水産・林業に加え、銚子の缶詰産業や旧幕府牧馬跡などを利用した酪農が有名である。1875年（明治8年）に旧佐倉牧の跡地（現・成田市）に下総牧羊場（後の宮内庁下総御料牧場）が設置されると、酪農に関する研究も盛んに行われ、県の主要産業の一つとなった。しかし、御料牧場は、1969年（昭和44年）に新東京国際空港の建設計画に伴い、栃木県高根沢町に移転することになる。
1904年（明治37年）に勃発した日露戦争では、習志野騎兵連隊の活躍は有名で、沙河会戦、黒溝台会戦・奉天会戦などで騎兵戦術を駆使して活躍、秋山好古少将と共に千葉県の知名度を高めた。また、映画「戦場に架ける橋」のモデルとなった鉄道連隊もよく知られており、県内では現在の東武野田線、久留里線、小湊鉄道などのインフラ整備に貢献している。
