凉州刺史魏元丕碑拓本
王莽时期，地方叛乱风起云涌。为了镇压地方叛乱，王莽再一次改刺史为州牧，并加将军称号，授予其军事征伐大权。如此，州牧就成为了地方的军事长官，军事征伐成为第一要职。对此，王莽又新设立牧副监，作为州牧的副官，以专门行使监察的职能。刘秀建立东汉后，为了尽快消除地方割据武装，完成全国的统一，他往往将自己的心腹将领拜为州牧。东汉初期的州牧权力相对于王莽时期还进一步扩大了，州牧不仅拥有了固定的治所，还能够直接统领地方郡县官员。王莽和刘秀的这些措施无疑加快了刺史（州牧）地方化的演变。
在刘秀完成统一后，又在国家制度方面恢复王莽之前的建制，于是“罢州牧，复置刺史”，俸禄恢复到600石水平。刘秀此举在于剥夺刺史在战争时期被赋予的军事统辖权，而对于刺史的行政权却进一步扩大了，正式成为了地方的行政长官。如刺史拥有了固定的治所，拥有对郡县长官的弹劾和选举权，过去由郡县负责的举荐人才的权力也转移到了州牧的手中。在明、章、和三帝时期，部分刺史又被恢复了统兵的权力，如“承平六年，始复夷复叛，益州刺史发兵讨破之”。不过在总体上，该时期的刺史还为掌握地方的军事大权，偶尔能够派兵平叛也是中央临时委任。
东汉十三州郡县图
三，州牧演变为地方割据势力从以上的信息可以得知，当社会稳定的时候，刺史的权力就缩小了，而当社会不稳，地方叛乱多有发生的时候，刺史就演变为了州牧，被授予征伐大权。西汉末年如此，东汉后期也是如此。在安帝和顺帝时期，宦官专政越来越严重，地方的起义也逐渐增多。在这样的情况下，刺史被重新赋予了统兵大权。如顺帝时期，“扬、徐盗贼群起……遣御史中丞冯绲将兵督扬州刺史尹耀、九江太守邓显讨之”。可东汉后期的局势一直没有稳定下来，刺史的统兵权也一直未能解除。
到了东汉末年，全国范围内爆发了规模空前的黄巾起义。为了平定叛乱，东汉政府不得不委任刺史长期统兵的权力。而在镇压黄巾之乱的过程中，这些刺史的军队不断增加，控制的地方不断增多，也就形成了地方割据。188 年，东汉再次改刺史为州牧，在法律上追认了刺史掌握地方大权的事实。黄巾之乱被平定之后，整个东汉的地方已经完全被地方的州牧所控制，如刘璋为益州牧、刘虞为幽州牧、刘表为荆州牧、刘繇为扬州牧、袁绍为冀州牧、陶谦为徐州牧等。此时，汉朝中央也被董卓等地方势力所控制，东汉名存实亡。
