湖广行省的组建并不是一次性完成的，在湖广行省组建之前，元朝先后在荆湖地区设立了鄂州行省、荆南行省、潭州行省。后来，鄂州行省与潭州行省合并，再加上广西等地，共同组建了湖广行省。起初，湖广行省的省会在长沙府，直到1281年，才迁回了武昌府。
1368年，明朝建立以后，继承了元朝的行省制度，并且进行了完善和调整。明朝沿用了湖广省的名字，不过，明朝的湖广省和元朝时期的湖广行省，根本不是一回事。明朝的湖广省大体上就是现在的湖南省、湖北省，与此同时，贵州省、广西省、广东省等省份，在明朝统治时期陆续建立。明朝统治时期，湖广省总计下辖了15个府，合计有110多个县。
这是非常庞大的区域，湖广省的面积辽阔，水网密布，地形结构复杂。从各方面来说，存在很大的管理难度。早在明朝统治的后期，就有官员建议拆分湖广省，再组建一个行省。不过，此时的明朝需要同时面临各方面的威胁，根本没有调整各地区划的精力和时间。不得不说，湖广省各地复杂的地形结构，起到了很大的作用。
在清朝南下的过程中，南明政权利用湖广等地的山丘、水网进行层层阻击。截至清朝康熙皇帝登基的初期，清朝已经基本确立了对各地的统治。对于湖广省，清朝早就出现了重新调整的想法。不过，在具体如何划分方面，湖广省南北各地的官员，出现了截然不同的意见。当时，湖广省北部等地的官员提出了方案A，应该以澧水为省界，重新划分两个省。
这一方案遭到了湖广省南部各地官员的强烈反对，因为澧水周边地区以丘陵和平原为主，非常适合耕种、灌溉。如果划入了湖广省北部，那么，湖广省南部的耕地就会大大减少。作为回应，湖广省南部各地的官员，提出了方案B。认为应该以长江为界限，把长江以南的大片地区都划入未来的南部省份。这一方案提出以后，湖广省北部各地官员更是强烈反对。
由于双方的意见针锋相对，最后，清朝高层综合考虑各方面的意见，提出了相对折中的方案，基本上就是湖南省、湖北省现在的省界。1664年，清朝设立了湖广左布政使、湖广右布政使。其中，左布政使在武昌府工作，右布政使前往长沙府工作，这就是湖广分治的第一步。1667年，清朝更改了湖广左、右布政使的名称。
随后，设立了湖广湖南布政使、湖广湖北布政使。截至这个时候，湖南、湖北的雏形基本形成，但还需要进一步完善。在此期间，有一个问题无法回避，那就是科技考试问题。由于没有湖南学政，湖南各地的文人们，需要前往武昌府参加乡试。1723年，湖广湖南布政使、湖广湖北布政使又更名为湖南布政使、湖北布政使。1724年，清朝设立了湖南巡抚、湖北巡抚。
