安史之乱结束后，平叛将领仆固怀恩想保留安史余部，借以拥兵自重，就奏请让叛将留守河北。因政府无力收回兵权，便答应了他的请求。这样，北方大部分被降将所占据。唐朝政府在平定安史之乱的过程中，曾把边地军镇制度扩展到内地，在重要的州设立节度使，次要的州设立防御使或团练使，于是中原地区出现了不少军镇，这些军事权力机构成了即所谓的藩镇。
安史余部及其党羽归降唐朝后，仍拥有重兵。唐政府采取妥协政策，封他们为节度使。唐代宗任命安史降将李怀仙、张忠志、田承嗣、薛嵩分别为幽州、成德、魏博、相卫节度使，这就是安史之乱后出现的第一批藩镇势力。节度使职位往往是父子相传、兄弟相继或部将承袭，不受中央政府的任免调遣，成为独霸一方的割据势力，为争夺地盘常常互相攻战。他们不接受朝廷的命令，军队不听政府调动，不向中央交纳赋税，并自行委派官吏。不久，魏博镇兼并了相卫镇，形成了卢龙、成德、魏博这三大藩镇，又叫“河朔三镇”，割据河北、山东、河南、山西，它们是唐朝后期藩镇割据的发源地和最大势力区。内地节度使也效法河朔，实行武装割据。全国各地有几十个藩镇据地自守。持续100多年的藩镇割据局面形成。
唐德宗初年曾决定削藩，革除旧弊。公元781年，节度使李宝臣病死，他的儿子李惟岳要求继任父职，德宗断然拒绝。李惟岳便联合其他藩镇叛乱。唐朝政府采取以藩镇打藩镇的策略，李惟岳等藩镇叛军先后兵败被杀。但参加平叛战争的节度使借口朝廷封赏不公，又联合起来反唐，这就是“四王之乱”。与此同时，李希烈自称天下都元帅，联合四王反叛朝廷。唐政府抽调泾原节度使率军平叛，镇兵途经长安，因未得到厚赏便发生兵变，攻入长安，劫掠府库，德宗被迫逃往奉天。叛兵拥立朱滔之兄朱泚为大秦皇帝，李希烈也自称楚帝，一时出现“四王二帝”的局面。5年后，德宗才陆续平定这些叛乱。
宪宗即位后，任用名相贤臣，经济有所好转，出现了“元和中兴”的局面。宪宗改变德宗四面出击的削藩策略，他采用先弱后强的方针，先攻取基础薄弱的地方，派兵平定了占据成都、镇海的节度使，然后集中全力讨伐强大的淮西节度使。名相裴度亲临前线督战，名将李愬率军雪夜攻占蔡州，淮西节度使束手就擒。削平淮西割据势力，对其他藩镇也起到震慑作用，许多节度使纷纷归顺唐朝，但藩镇根源未除。宪宗死后，河朔三镇又发生叛乱。此后，藩镇之间连年混战，一直持续到唐朝灭亡。
在黄巢起义发生后，唐朝廷已经完全没有能力控制局面了。藩镇割据越演越烈，藩镇之间互相攻战，混战连年。经过一段时间的侵吞兼并，获胜的藩镇逐步演变成为了各种分裂割据政权，形成了后来五代十国政治格局的雏形。