آثار بدست آمده از دروه عیلامی و ماقبل تاریخ در مناطق باستانی «زلف آباد تقرش» و «تپه چلپی ساروق اراک»، نشان از سکونت  اقوام عیلامی در منطقه استان مرکزی است. همزمان با انقراض دولت عیلامی، اقوام آریایی از نواحی جنوبی روسیه و اروپا وارد فلات ایران شده و ایران را به عنوان محل سکونت خود انتخاب کردند. 
با استناد به مدارک تاریخی، مادها برای حفظ قدرت خود در مقابل حمله آشوری ها از دیااکو - یکی از روسای قبایل ماد سفلی - حمایت کردند و دیااکو توانست با متحد کردن مادها، در سال ۷۳۴ ق. م، تمام شهرک های ماد سفلی یعنی استان مرکزی را مطیع ساخته و اولین امپراطوری ایران را تاسیس کند. سه ایالت اصلی مادها در به قدرت رسیدن دیااکو برای سرنگونی آشوریان عبارت بودند از: بیت کاری، مادای و پاساردا معروف به ماد سفلی در محدوده شهرستان اراک امروزی. همچنین قلمرو اولیه مادها شامل منطقه وسیعی از حوزه شازند، خنداب، فراهان، وفس تا آشتیان، تفرش و قسمت هایی از ساوه می شد. مادها که توانسته بودند به مدت ۱۷۸ سال بر ایران حکومت کنند بالاخره در پی بروز نارضایتی های عمومی با غلبه کوروش بر اژدهاک، آخرین پادشاه ماد سرانجام در سال ۵۵۰ ق. م، منقرض شد و دولت هخامنشیان با پادشاهی کوروش تاسیس گردید. در دوره حکومت این خاندان ایران به ۲۰ ساتراپ یا ایالات تقسیم شد که ماد سفلی یعنی از ری تا همدان و همچنین استان مرکزی در محدوده ساتراپ قرار گرفت و این استان ، بخشی از ساتراپ دهم بود. 
با حمله اسکندر مقدونی در سال ۳۳۱ ق. م، حکومت هخامنشیان از هم پاشید و سراسر قلمرو هخامنشیان به دست اسکندر مقدونی افتاد. در پی مرگ اسکندر، یکپارچگی در متصرفات وی از بین رفت و «سلوکوس» یکی از سرداران اسکندر، قدرت را در ایران به دست گرفت. به نوشته کریستن سن در کتاب «ایران در زمان ساسانیان» ماد سفلی در دوره حکومت اسکندر در اختیار یکی از سرداران اسکندر مقدونی به نام « آتروپاتن » بود.
سلوکیان با کمک اشراف ایرانی و سرداران مقدونی حدود ۸۰ سال بر ایران حکومت کردند. در سال ۲۴۸ ق. م، «اشک اول»، پهلوان ایرانی از قبیله پارت ها علیه سلطنت سلوکیان قیام کرد و این قیام که یک صد سال به طول انجامید، سرانجام در سال ۱۴۰ ق. م، با شکست حکومت «انتیو خوس سوم» به دست «تیرداد» به پایان رسید و سلوکی ها به غرب رود فرات عقب نشینی کردند. در این زمان استان مرکزی، جزو سرزمین های ماد بزرگ محسوب می شد. یکی از بزرگ ترین مشکل حکومت اشکانیان، وجود حکومت های مستقل ایالت هایی چون پارس، آذربایجان و ارمنستان بود که بعد از حکومت سلوکیان حاضر به اطاعت از پادشاهان اشکانی نبودند. به همین منظور اشکانی ها برای جلب رضایت روسای قبایل ایرانی و گرفتن مالیات از آن ها مجبور به تاسیس «مجلس مهستان» شدند. مجلس مهستان از بزرگان کشور، موبدان و شاهزادگان قبایل تشکیل می شد و برای مسایل مهم کشور تصمیم گیری می کردند. 
با براندازی حکومت اشکانیان در سال ۲۲۶ میلادی، توسط اردشیر بابکان، دولت ساسانی تاسیس شد. ساسان از خاندان های قدیمی پارس بود که ریاست «معبد آناهیتا» را به عهد داشت. سرزمین مرکزی در دوره ساسانیان، در «کوست خوریزان» یعنی «جایی که خورشید» از آن جا می رود، قرار داشت. از آثار به جا مانده در اين دوره مي توان به طاق بستان در كرمانشاه و نقش برجسته هاي تنگ چوگان در استان فارس و آتشكده آتش كوه در استان مركزي اشاره نمود.
اعراب مسلمان، به فرماندهی عمر در آخرین جنگ منظم و سازمان یافته با سپاه ساسانی در منطقه نهاوند، بین سالهای ۱۹ تا ۲۱ هجری توانستند منطقه جبال را پس از نبردهای خونین نهاوند به تصرف درآورند. مسلمانان ، بعد از فتح ایران منطقه ای که امروزه استان مرکزی نامیده می شود را «جبال» می نامیدند. «جبال» ناحیه کوهستانی پهناوری بود که یونانیان آن را «مدیا» می گفتند. شورش و نبردهای پراکنده در منطقه ، این امکان را برای اعراب فراهم نمی کرد که بتوانند به طور کامل بر جبال تسلط داشته باشند، برای همین منظور مجبور به صلح با مردم نهاوند شدند و توانستند با تنظیم معاهده ای، «جبال» را در نهایت با صلح تصرف کنند. 
ایرانیان در به قدرت رساندن عباسیان و سرنگونی حکومت بنی امیه نقش بسزایی داشتند. شیعیان ایران و عراق به رهبری «عبدالله نوه جعفر برادر حضرت علی (ع)» و حمایت عبدالرحمن بن مسلم مشهور به ابومسلم خراسانی که از اهالی استان مرکزی بود در سال ۷۴۷ م، توانستند سرزمین های گرگان، ری، خراسان، نهاوند، کوفه و کربلا را تصرف نموده و در شهر کوفه  ابوالعباس از خاندان عباسی را خلیفه اعلام کنند.
بنی عباس تا حدود سال ۳۵۰ هـ. ق، بر ایران حکومت کردند. از مهمترین حکومت هایی که بعد از بنی عباس تا استیلای مغول در ایران حکمرانی کردند، می توان به صفاریان، سامانیان، غزنویان، غوریان، سلجوقیان، اتابکان و خوارزمشاهیان اشاره کرد. این حکومت ها بیش از ۳۵۰ سال یعنی تا حمله مغول به ایران در سال ۶۱۶ هجری بر سرزمین های پارس حکومت راندند. در این دوران از استان مرکزی به نام عراق عجم یاد شده که پایتخت آن شهر اصفهان بوده است.
با به قدرت رسیدن مغول ها در آسیای مرکزی و مغولستان و نیز مجاورت آنان با قلمرو حکومت خوارزمشاه، کم کم تنش هایی بین دو حکومت شکل گرفت و منجر به حملات و جنگهای متعددی بین دو دولت شد که عاقبت باعث حمله چنگیز در سال ۶۱۶ هجری با سپاهی حدود دویست هزار نفر به ایران گردید. خوارزمشاهیان پس از تسلط خود بر خراسان و مازندران به عراق عجم پای گذاشتند در این زمان عباسیان، حکومت خوارزمشاهیان را مورد تایید نمی دانستند و با توجه به اینکه دولت اسماعیلیان الموت  هم سراسر مرزهای شمالی عراق عجم و رشته کوه های البرز را در دست داشت به حمایت از اسماعیلیان برآمده تا بتوانند بر  سلطان محمد خوارزمشاه پیروز شوند. اسماعیلیان که در انزوای سیاسی و مذهبی به سر می بردند به رهبری جلال الدین حسن اسماعیلی، وقت را غنیمت دیده و به خلافت عباسی اظهار دوستی کردند و با آنان بیعت نمودند. سپس اسماعیلیان، به مذهب  اهل سنت » گرایش یافته و لقب نامسلمان به خود گرفتند. شورش اتابکان در فارس و آذربایجان هم مشکلات جدیدی را برای  حکومت خوارزمشاهیان به وجود آورده بود. حمله وحشتناک مغول به ایران شدت گرفته بود و آنان توانسته بودند سرزمین های شمالی ایران را تصرف نمایند. سلطان محمد به منظور نجات جان خود به عراق عجم عقب نشینی کرده بود. مغول ها به منظور دستگیری وی تمامی سرزمین عراق عجم را تصرف و غارت کردند. هرج و مرج تمامی منطقه را فرا گرفته بود، فرقه اسماعیلیه  توانسته بود طرفداران بسیاری را در عراق عجم به گرد خود جمع کند. 
مغول ها، بعد از دو سال، برای بار دوم، در سال ۶۱۹ هجری برای به اطاعت درآوردن کامل منطقه، به عراق عجم حمله کردند و پس از قتل و غارت فراوان به خراسان بازگشتند. این آخرین حمله مغول در زمان چنگیز خان به ایران بود. مغولان بعد از این حمله راه بازگشت به سرزمینشان را در پیش گرفتند. 
در سال ۶۲۱ هجری، سلطان جلال الدین خوارزمشاه از هند به ایران بازگشت و توانست در مدت کمی اکثر شهرهای ایران را به تصرف و مطیع خود درآورد و حکومت اسماعیلیه در موت را به اطاعت از خود مجبور کند. او سرداران منصوب شده از سوی چنگیز را برکنار کرد و توانست مغول ها را از عراق عجم بیرون کند. اقدامات جلال الدین باعث خشم حاکمان مغول شده بود. آنان برای استیلای مجدد بر عراق عجم در سال ۶۲۷ هجری، با نقشه دقیق تری به جنگ جلال الدین آمدند آنان توانستند کاشان، ری، زنجان، آذربایجان و سرزمین های شمالی عراق عجم را تصرف و اصفهان را به محاصره درآورند. در این زمان، ناگهان جلال الدین در منطقه کوهستانی کردستان ناپدید شد و اصفهان سقوط کرد و در پی این سقوط، عراق عجم، فارس و یزد چاره ای جز تسلیم در برابر سپاه مغول را نداشتند. این بار صدمات وارده بر اصفهان و ری به حدی بود که حتی این دو شهر با عمران و آبادی دولت صفویه هم نتوانستند شکوه و عظمت گذشته خود را بازیابند. مغولان گرچه از سال ۶۲۰ هجری بر ایران حاکم شدند ولی نخستین ایلخان آنان  هولاگوخان بود که از سال ۶۵۱ هجری به صورت رسمی در ایران استقرار یافت.
بعد از پایان یافتن حکومت ایلخانان در ایران، خاندان مظفریان و تیموریان، تا قدرت گرفتن حکومت صفویه در سال ۹۰۵ هجری در ایران حکومت را در دست داشتند. شاه اسماعیل صفوی از نوادگان شیخ صفی الدین اردبیلی بود که توانست پایه گذار حکومتی در ایران شود که حدود ۲۵۰ سال به طول انجامید. از مهم ترین پادشاهان این دوره می توان به شاه عباس بزرگ و پسرش اشاره نمود. جنگ های ایران و عثمانی و تصرف نواحی شمال ایران توسط روسیه از حوادث تلخ این دوره است. 
نادر شاه افشار در سال ۱۱۴۸ هجری، به طور رسمی با عزل شاه عباس سوم تاج سلطنت را بر سر گذاشت و با توجه به اینکه قلمرو دولت مرکزی ایران در طی حکومتهای گذشته کاهش یافته بود، عملاً دست به کشور گشایی زد، فتح بحرین، قندهار و  هندوستان از جمله فتوحات اوست. طایفه زندیه که در زمان نادر سرکوب شده بود در سال ۱۱۶۲ هجری با ظهور کریم خان زند قدرت را در کشور به دست گرفت و تا سال ۱۲۰۹ هجری بر ایران حکومت کردند. 
حکومت پادشاهان زند مقارن بود با گسترش تجارت دریایی دول از اروپایی و تصرف جزایر و سواحل جنوبی ایران بوسیله دولت های انگلستان و هند. کریم خان زند در سال ۱۱۹۲ هجری، فوت کرد و آقا محمد خان قاجار بعد از سرکوبی مخالفان با حمایت طایفه قاجار در سال ۱۲۰۰ هجری در تهران تاجگذاری نمود. قاجاریه تا سال ۱۳۴۳ به مدت ۱۴۵ سال بر ایران حکومت کردند. 
شروع جنگ های ایران و روسیه، ایران و عثمانی و در نهایت تجزیه ایران در این دوره شکل گرفت یکی از مهم ترین تحولات اواخر حکومت قاجاریه اعلام حکومت مشروطه در سال ۱۳۲۴ هجری و تشکیل مجلس شورای ملی و تدوین قانون اساسی ایران است. 
در سال ۱۹۰۷ انگلیس و روسیه ایران را به اشتغال خود آوردند. روسیه طی انقلاب بلشویکی ۱۹۱۷ از ایران خارج شد. بعد از خروج روسیه، انگلیس تقریباً تمامی سرزمین ایران را به اشغال خود در آورد و توانست حکومت مشروطه را بوسیله عمال خود در ایران ساقط کرده و رضا خان پهلوی را به قدرت برساند.