汉武帝时设十三州部，每部设一刺史，徐州刺史部遂立，辖楚国、临淮郡、广陵国、泗水国、东海郡、鲁国、琅邪郡。
后来随着人口的不断增多，徐州的面积也越来越大。
东汉末年，徐州共领三国两郡辖六十二县
琅邪国治开阳。领1县:莒县、东安、东莞、姑幕、诸县、东武、琅邪、沟曲、阳都、临沂、开阳、即丘、缯国。
东海郡治郯县。领1县:郯县、襄贲、兰陵、丞县、阴平、戚县、昌虑、合乡、祝其、利城、赣榆、朐县、厚丘。
彭城国治彭城今江苏徐州。领8县:彭城、留县、广戚、傅阳、武原、吕县、梧县、甾丘。
下邳国治下邳。领16县:下邳、良成、司吾、下相、取虑、僮国、夏丘、徐县、睢陵、盱眙、高山、淮陵、东城、曲阳、淮浦、淮阴。
广陵郡治广陵。领1县:广陵、江都、舆国、堂邑、海陵、高邮、平安、东阳、凌县、射阳、诲西、盐渎。