1917年俄國(guó)十月革命后，中國(guó)政府逐步收回中東路“附屬地”的行政主權(quán)。1920年將該區(qū)域定為“東省特別區(qū)”。1922年?yáng)|北當(dāng)局設(shè)立東省特別區(qū)行政長(zhǎng)官，以統(tǒng)一監(jiān)督節(jié)制該區(qū)域內(nèi)的軍警、外交、司法各機(jī)關(guān)。1924年5月，北京政府批準(zhǔn)東省特別區(qū)獨(dú)立于黑龍江、吉林兩省區(qū)域之外，成為與省并列的特別行政區(qū)。1930年黑龍江省轄42縣，11設(shè)治局。當(dāng)時(shí)隸屬于吉林省今屬黑龍江省的有22縣。

東北淪陷時(shí)期，日偽政權(quán)實(shí)行省、縣（市）二級(jí)體制。從1934年開(kāi)始對(duì)東北地區(qū)實(shí)行“分而治之”的政策，省的數(shù)量增多，區(qū)域劃小。偽滿洲國(guó)覆亡前夕，東北地區(qū)劃分為15省1特別市，其中在今黑龍江省內(nèi)設(shè)有龍江、濱江、三江、黑河、北安、東安6省，下轄哈爾濱、齊齊哈爾、牡丹江、佳木斯、東安5市，74縣，3旗。

自1945年11月至1946年5月，在黑龍江省境內(nèi)先后成立了5省1直轄市民主政府，即黑龍江、嫩江、合江、綏寧、松江5個(gè)省政府和哈爾濱市政府。