เมืองพระรถ
ในสมัยทวารวดี และสมัยลพบุรี ประมาณ 1,400 ถึง 700 ปีก่อน บริเวณตำบลหน้าพระธาตุ อำเภอพนัสนิคมในปัจจุบัน มีร่องรอยของเมืองใหญ่ชื่อ "เมืองพระรถ" ตั้งอยู่ในที่ราบลุ่มซึ่งแม่น้ำหลายสายไหลมาบรรจบกันเป็นแม่น้ำพานทอง โดยสามารถใช้แม่น้ำสายนี้เป็นทางคมนาคมติดต่อกับเมืองศรีมโหสถในจังหวัดปราจีนบุรี (ปัจจุบันคือบริเวณบ้านสระมะเขือ บ้านโคกวัด และบ้านหนองสะแก อำเภอศรีมโหสถ) จนไปถึงอำเภออรัญประเทศได้ อีกทั้งยังมีเส้นทางเดินเท้าเชื่อมไปถึงจังหวัดระยอง และจันทบุรี ผ่านเมืองพญาเร่ซึ่งเป็นเมืองโบราณสำคัญอีกแห่งหนึ่งของชลบุรี เมืองพระรถจึงกลายเป็นศูนย์กลางการคมนาคมของชลบุรีในยุคนั้นนอกจากนี้ นักโบราณคดียังสำรวจพบว่าเมืองพระรถเป็นเมืองโบราณยุคเดียวกับเมืองศรีพโล หรือ เก่ากว่าเล็กน้อย เนื่องจากปรากฏว่ามีทางเดินโบราณเชื่อมต่อสองเมืองนี้ในระยะทางประมาณ 20 กิโลเมตร

เมืองศรีพโล
"เมืองศรีพโล" ตั้งอยู่บริเวณบ้านอู่ตะเภา ตำบลหนองไม้แดง อำเภอเมืองชลบุรี หน้าเมืองมีอาณาเขตจรดตำบลบางทรายในปัจจุบัน เคยมีผู้ขุดพบโบราณวัตถุหลายอย่าง เช่น พระพุทธรูปทองคำ สัมฤทธิ์ แก้วผลึก ขันทองคำ ถ้วยชามสังคโลกคล้ายของสุโขทัย จระเข้ปูน และก้อนศิลามีรอยเท้าสุนัข เป็นต้น นักโบราณคดีสันนิษฐานว่าเมืองศรีพโลเป็นเมืองในสมัยขอมเรืองอำนาจแห่งภูมิภาคอุษาคเนย์ และอาจจะมีอายุร่วมสมัยกับลพบุรีซึ่งอยู่หลังยุคอู่ทอง และก่อนยุคอยุธยา คือประมาณปี พ.ศ.1600 ถึง 1900
จากการขุดค้นทางโบราณคดีทำให้ทราบว่า ตัวเมืองศรีพโลตั้งอยู่ใกล้กับปากน้ำบางปะกง โดยเมื่อประมาณ 600 ปีก่อนในสมัยสุโขทัย เมืองนี้มีฐานะเป็นเมืองท่าชายทะเลที่มั่งคั่ง เปิดรับเรือสำเภาจากจีน กัมพูชา และเวียดนาม ให้มาจอดพักก่อนเดินทางต่อไปยังปากน้ำเจ้าพระยา (เป็นที่น่าเสียดายว่ากำแพงเมืองศรีพโลได้ถูกทำลายไปหมดสิ้นจากการก่อสร้างถนนสุขุมวิท จึงไม่เหลือร่องรอยทางโบราณคดีไว้ให้ศึกษา) ต่อมาในสมัยอยุธยา เมืองศรีพโลก็ค่อยๆ หมดความสำคัญลง อาจเพราะปากแม่น้ำตื้นเขินจากการพัดพาสะสมของตะกอนจำนวนมหาศาล ประชาชนจึงย้ายถิ่นฐานลงมาสร้างเมืองใหม่ที่ "บางปลาสร้อย" ซึ่งคือ "เมืองชลบุรี" ในปัจจุบัน (วัดใหญ่อินทารามในตัวเมืองชลบุรีปัจจุบัน ยังปรากฏภาพจิตรกรรมฝาผนังการค้าขายระหว่างคนไทย จีน และฝรั่ง บ่งบอกถึงบรรยากาศการค้าขายอันคึกคักในอดีต)

เมืองพญาเร่
"เมืองพญาเร่" ตั้งอยู่ในเขตตำบลบ่อทอง อำเภอบ่อทอง เป็นเมืองยุคทวารวดีเช่นเดียวกับเมืองพระรถ เมืองนี้ตั้งอยู่ในเขตที่สูง ห่างจากเมืองพระรถประมาณ 32 กิโลเมตร ลักษณะผังเมืองเป็นรูปวงรี 2 ชั้น ชั้นแรกมีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 1,100 เมตร ส่วนชั้นในประมาณ 600 เมตร โดยคูเมือง และคันดินของตัวเมืองชั้นนอกทางด้านเหนือยังคงปรากฏเห็นได้ชัดเจนในปัจจุบัน
เมืองพญาเร่มีการติดต่อกับเมืองพระรถอยู่เนืองๆ โดยใช้คลองหลวงเป็นเส้นทางสัญจร ปัจจุบันลำคลองนี้ยังคงอยู่ โดยเป็นคลองสายสำคัญ และมีความยาวที่สุดของจังหวัดชลบุรี ทุกวันนี้การทำนาในอำเภอพนัสนิคม และอำเภอพานทอง ยังคงอาศัยน้ำจากคลองนี้ เนื่องจากมีแควหลายสายแตกสาขาออกไป แควใหญ่ที่สุด คือ แควที่เกิดจากทิวเขาป่าแดง

สมัยกรุงศรีอยุธยา
เมืองชลบุรีปรากฏเป็นหลักฐานในทำเนียบศักดินาหัวเมืองตราเมื่อ พ.ศ.1919 มีฐานะเป็นเมืองจัตวา ผู้รักษาเมืองคือ "ออกเมืองชลบุรีศรีมหาสมุทร" ศักดินา 2,400 ไร่ ส่งส่วยไม้แดง ในรัชกาลสมเด็จพระบรมราชาธิราช (ขุนหลวงพะงั่ว) ในปี พ.ศ.2309 ขณะที่กรุงศรีอยุธยาถูกทัพพม่าล้อมอยู่นั้น กรมหมื่นพิพิธซึ่งเป็นพระเจ้าลูกยาเธอองค์หนึ่งในพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวบรมโกศ แต่ถูกเนรเทศไปลังกา ได้กลับมาเกลี้ยกล่อมรวบรวมชายฉกรรจ์ทางหัวเมืองภาคตะวันออก ได้แก่ จันทบุรี ระยอง บางละมุง ชลบุรี และปราจีนบุรี เข้าร่วมกองทัพ อ้างว่าจะยกไปช่วยกรุงศรีอยุธยารบพม่า ในครั้งนั้นชาวชลบุรีได้ให้การสนับสนุนเข้าร่วมทัพเป็นจำนวนมาก จนกระทั่งเมืองชลบุรีแทบจะกลายเป็นเมืองร้าง
เมื่อกรมหมื่นเทพพิพิธยกไพร่พลไปตั้งมั่นที่ปราจีนบุรีแล้ว จึงมีหนังสือกราบบังคมทูลพระเจ้าอยู่หัวเอกทัศน์ ณ กรุงศรีอยุธยา ขออาสาช่วยป้องกันพระนคร แต่พระเจ้าอยู่หัวเอกทัศน์ทรงพระราชดำริว่า กรมหมื่นเทพพิพิธเป็นคนมักใหญ่ใฝ่สูงจนถูกเนรเทศมาแล้วครั้งหนึ่ง การที่มาเรียกระดมผู้คนเข้าเป็นกองทัพโดยพลการครั้งนี้ ก็เป็นการทำผิดกฎมณเทียรบาล จึงโปรดเกล้าฯ ให้ยกกองทัพจากกรุงศรีอยุธยาไปปราบกรมหมื่นเทพพิพิธจนบอบช้ำ จากนั้นพม่ายังได้ส่งกองทัพเข้าโจมตีกองทัพกรมหมื่นพิพิธจนแตกพ่าย จนกระทั่งกรุงศรีอยุธยาเสียแก่พม่าเมื่อ พ.ศ.2310 ชาวชลบุรีได้ให้ความร่วมมือกับสมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราชในการกอบกู้อิสรภาพอย่างใกล้ชิด จนสามารถกอบกู้เอกราชกลับคืนมาได้สำเร็จ

สมัยกรุงรัตนโกสินทร์
สมัยพระบาทสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 3 พระอินทอาษาชาวเมืองเวียงจันทน์ ได้พาชาวลาวจำนวนหนึ่งอพยพเข้ามาขอพึ่งพระบรมโพธิสมภาร พระองค์จึงทรงโปรดเกล้าฯ ให้ไปตั้งถิ่นอาศัยอยู่ระหว่างเมืองชลบุรี และฉะเชิงเทรา (บริเวณเมืองพนัสนิคมในปัจจุบัน) ครั้นต่อมาสมัยรัชกาลที่ 4 ถึงรัชกาลที่ 6 พระมหากษัตริย์ และพระบรมวงศานุวงศ์ของสยาม ได้เสด็จประพาสชลบุรีหลายหน เนื่องจากชลบุรีเป็นเมืองชายทะเลที่มีทัศนียภาพงดงาม เหมาะแก่การพักผ่อนหย่อนใจ อีกทั้งไม่ไกลจากกรุงเทพมหานครมากนัก

จนถึงปี พ.ศ.2350 พระสุนทรโวหาร (สุนทรภู่) รัตนกวีของไทย ได้เดินทางจากกรุงเทพมหานคร ไปเยี่ยมบิดาที่เมืองแกลง จังหวัดระยอง ได้เขียนไว้ในนิราศเมืองแกลงกล่าวถึงเมืองต่างๆ เมื่อเข้าถึงเขตจังหวัดชลบุรีตามลำดับจากเหนือไปใต้ คือ บางปลาสร้อย หนองมน บ้านไร่ บางพระ บางละมุง นาเกลือ พัทยา นาจอมเทียน ห้วยขวาง และหนองชะแง้ว (ปัจจุบันเรียกบ้านชากแง้ว อยู่ในเขตอำเภอบางละมุง ซึ่งเป็นทางที่จะไปอำเภอแกลง จังหวัดระยองได้)

ในช่วง พ.ศ.2437 รัชสมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ 5 ได้ทรงเปลี่ยนแปลงระบบการปกครองราชอาณาจักรที่เป็นหัวเมืองเล็กๆ แบบโบราณ ยุบรวมเข้าด้วยกัน ให้อยู่ภายใต้บังคับบัญชาของกระทรวงมหาดไทยหน่วยงานเดียว ดังมีบันทึกว่า "รวมหัวเมืองทางลำน้ำบางปะกง คือ เมืองปราจีนบุรี 1 เมืองนครนายก 1 เมืองพนมสารคาม 1 เมืองฉะเชิงเทรา 1 รวม 4 หัวเมือง เป็นเมืองมณฑล 1 เรียกว่า มณฑลปราจีน" ตั้งที่ว่าการมณฑล ณ เมืองปราจีน ต่อเมื่อโอนหัวเมืองในกรมท่ามาขึ้นกระทรวงมหาดไทย จึงย้ายที่ทำการมณฑลลงมาตั้งที่เมืองฉะเชิงเทรา เพราะขยายอาณาเขตมณฑลต่อลงไปทางชายทะเล รวมเมืองพนัสนิคม เมืองชลบุรี และเมืองบางละมุง เพิ่มให้อีก 3 รวมเป็น 7 เมืองด้วยกัน แต่คงเรียกชื่อว่ามณฑลปราจีนอยู่ตามเดิม

ครั้นถึงช่วงปี พ.ศ.2458 ในสมัยรัชกาลที่ 6 ได้ทรงรวมมณฑลจัดตั้งขึ้นเป็น "ภาค" โดยมีอุปราชเป็นผู้ปกครอง มีอำนาจเหนือสมุหเทศาภิบาล มีด้วยกัน 4 ภาค คือ ภาคพายัพ ภาคปักษ์ใต้ ภาคอีสาน และภาคตะวันตก สำหรับภาคกลางให้คงเป็นมณฑลอยู่อย่างเดิม เรียกว่ามณฑลอยุธยา มีอุปราชปกครองแทนสมุหเทศาภิบาล การปกครองหัวเมืองแบบแบ่งเป็นภาค และมีตำแหน่งอุปราชเช่นนี้ยกเลิกเมื่อวันที่ 31 มีนาคม 2468 ในสมัยรัชกาลที่ 7 โดยกลับไปใช้ในลักษณะเป็นมณฑลอย่างเดิม ในลักษณะที่มีจำนวนมากถึง 20 มณฑล และภายใน 10 ปีต่อมา คือก่อน พ.ศ. 2475 ได้ยุบลงเหลือเพียง 10 มณฑลเป็นครั้งสุดท้าย