唐玄宗李隆基在位之时，他将均田制瓦解，建立于其基础之上的府兵制也随之瓦解，朝廷开始实行募兵制，募兵制的恶性发展又造成了藩镇割据。
唐玄宗为防止周边各族的进犯，大量扩充防戍军镇，设立节度使，赋予其统领军事、财政支配及监察辖内州县的权力，当时共设九个节度使和一个经略使。其中尤其是北方诸道权力的集中更为显著，经常令一个官员兼任两三镇的节度使。
公元756年，平卢、范阳、河东三镇节度使安禄山和部将史思明率领十五万军队发动叛乱，史称“安史之乱”。安史之乱爆发后，为了抵御叛军进攻，军镇制度扩展到了内地，最重要的州设立节度使，指挥几个州的军事，较次要的州设立防御使或团练使，以扼守军事要地。于是，在今陕西、山西、河南、安徽、山东、江苏、湖北等地出现了不少节度使、防御使、团练使等大小军镇。后来，这些军镇又扩展到全国。
这些本是军事官职，但节度使又常兼观察处置使（由前期的采访使改名）之名，观察处置使也兼都防御使或都团练使之号，都为地方上的军政长官。大则节度，小则观察，这种官员结构构成唐代后期所谓的藩镇，亦称方镇。
方镇并非都是割据者，在今陕西、四川以及江淮以南的方镇绝大多数服从朝廷指挥，贡赋输纳中央，职官任免出于朝命。但是今河北地区则一直存在着名义上仍是受唐朝管辖的地方区域，而实际割据一方，不受朝命，不输贡赋的河北三镇。今山东、河南、湖北、山西也曾在很长一段时期内存在类似河北三镇的藩镇。后代史家把这种局面统称为“藩镇割据”。
从唐僖宗乾符二年至唐朝灭亡，藩镇之间开始相互兼并。这时全国逐渐出现了许多割据势力，有的势力的首领原是唐朝的节度使，有的则是自己形成一个武装集团之后，被唐朝授予节度使。这样，割据的藩镇空前增多。天佑四年（907年），名义上的中央朝廷也被藩镇之一朱温夺去了，演变为五代十国，成为唐代藩镇割据的延续。直到北宋统一，这一局面才结束。