到了南北朝，巴蜀的割据政权不复存在，但成为了南北朝争夺的焦点地区。中国的统一战争都有一个模式，那就是北方的王朝往往会在巴蜀取得突破，然后以巴蜀为后方，顺流而下，击溃南方的长江防线，拿下荆州，最后长驱直入攻破南京或者杭州。秦灭楚就已经是采取了此线路。到了南北朝，魏周政权成功夺取了巴蜀，使得南朝无险可守，最终被隋朝所灭。
当然，我们要注意这时候巴蜀虽然出现割据政权，但是巴蜀的行政区划依然是并列的，巴蜀没有隶属关系。这样的模式在唐朝是继续发展的。唐朝时期在全国划分了诸多的道，其中成都平原设置了剑南道，而嘉陵江流域和三峡一带则为山南道。后来道的数量增加，剑南道分为了东川节度使和西川节度使，山南道也分为了山南西道和山南东道。可见，当时的巴蜀是完全没有被视为同一个地区。
唐朝灭亡后，巴蜀地区又再次出现了割据政权，分别是前蜀和后蜀。到965年，北宋灭后蜀，于是设置了西川路，这是历史上巴蜀第一次被合并为了一个行政区。不过，当时的西川路更多是一个军事机构，是临时机构。到973年，就增设了峡西路，于是巴蜀继续为分立状态。
1001年，又分西川路为益州路、利州路，分峡西路为梓州路、夔州路，巴蜀地区出现了四路并存的状态。虽然当时人们将巴蜀地区的四路并称为“川峡四路”，并简称“四川路”，但是这并非代表巴蜀合并。同样的，我们今天将东北三省并称“东三省”，这并不代表“东三省”就是一个行政区，只是属于一个地理范围罢了。
南宋时期，蒙古不断入侵巴蜀，目的就是破坏南宋的长江防线。为了统筹巴蜀地区的抗战，南宋将“川峡四路”的行政、军事和财政进行了统筹，设置了四川宣抚、制置、总领等机构。当然，这也只是战争时期的临时措施。
而元朝灭亡南宋后，就在各大路之上又设置了行省。行省的幅员远远超过了过去的路，一个省要管辖过去的多路。当时的巴蜀四路被合并设置了“四川行省”。这是历史上巴蜀真正首次实现了区划合并。“四川”也正式成为了区划名字。
