唐初依隋实行州县制。武德四年（621）平利武周，复于故恒安镇置北恒州。武德六年（623）于雁门郡之灵丘别置蔚州。武德七年（624）北恒州废。贞观元年（627）发天下为13道，云、蔚、朔等州属河东道。云州治云中，辖县云中。蔚州治兴唐，辖兴唐，飞狐、灵丘。朔州治善无，辖善阳、马邑。唐末，以浑源川为名，置浑源州；以雁门山、龙首山南北呼应为名，置应州。贞观十四年（640）于故云内县置定襄县，兼云州治。龙朔三年（663）置云中都护府。永淳元年（682）为厥默啜所破，州县俱废，移百姓于朔州。开元十八年（730）复置县，改定襄为云中县。废北恒州为东州城，复置云州。天宝元年（742）改云州为云中郡。乾元元年（758）改云中郡为云州会昌三年（843）以云、蔚诸州为大同道，罢属河东，置都团练使，治云州。咸通十年（869）置大同军节度。中和二年（882）改大同节度为雁门节度。四年（884）云州复隶河东道。唐至德以后，中原运兵刺史皆管军戎，大同防御使由云州刺史领管，辖云、蔚、朔三州。唐末云州地区成为沙陀部和吐谷浑赫连铎部争夺的主要地带。也是李克用父子发迹之地。乾符三年（876）大同军节度使李国昌子克用为云中守捉使，杀防御使，据州以闻。僖宗赦克用，以国昌为大同军防御使，不受命。广明元年（880）李琢攻国昌，国昌兵败，与克用奔北地。共巢入京师，诏发代北军，寻赦国昌，使讨赋，克用率三万五千骑而南，收京师功第一，国昌封陇西郡王。国昌卒，克用取云州。唐末封建割据，云州陷入长期战争中，后李克用子李存勖灭梁，是为唐庄宗。
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