民国二年(1913年)二月,民国政府公布《划一地方现行各县地方行政官厅组织令》,各省一律实行省道县三级制。山东设岱北、岱南、济西、胶东4个道,共辖107个县。民国三年六月,又将岱北道改为济南道,岱南道改为济宁道,济西道改为东临道,其他未变。
济南道驻历城,辖27县:历城县、济阳县、惠民县、阳信县、无棣县(原名海丰县)沾化县、蒲台县、利津县、青城县、邹平县、章丘县、博兴县、桓台县(原名新城县)、高苑县、博山县、淄川县、长山县、莱芜县、泰安县、新泰县、长清县、齐河县、齐东县、肥城县、商河县、乐陵县、滨县。
济宁道驻滋阳(后迁济宁县),辖25县:滋阳县、济宁县、宁阳县、曲阜县、泗水县、鱼台县、金乡县、嘉祥县、汶上县、兰山县(后改临沂县)、沂水县、郯城县、蒙阴县、荷泽县、郓城县、巨野县、成武县、定陶县、单县、滕县、邹县、莒县、费县、峄县、曹县。
东临道驻聊城,辖29县:聊城县、堂邑县、高唐县、茌平县、博平县、东阿县、阳谷县、寿张县、清平县、馆陶县、朝城县、观城县、德平县、临邑县、平原县、禹城县、夏津县、临清县、武城县、东平县、平阴县、邱县、陵县、范县、恩县、德县、莘县、冠县、濮县。
胶东道驻福山,辖26县:福山县、牟平县、文登县、荣城县、海阳县、莱阳县、栖霞县、招远县、蓬莱县、平度县、即墨县、高密县、诸城县、临朐县、益都县、寿光县、昌乐县、安邱县、昌邑县、临淄县、广饶县、日照县、掖县、黄县、胶县、潍县。
民国十四年(1925年),山东改为11道,即济南道(辖10县)、东昌道(辖12县)、泰安道(辖7县)、武定道(辖10县)、德临道(辖10县)、淄清道(辖9县)、莱胶道(辖9县)、东海道(辖10县)、兖济道(辖12县)、琅琊道(辖7县)、曹濮道(辖11县),县的总数没变。
1928年,山东省撤消道这一级,省直辖107个县。提高省政府驻地也由济南迁至泰安。
1929年4月,青岛被列为特别市,直属行政院。7月,分出历城县县城和城外商埠及其四邻设立济南市(普通市),省政府又迁回济南。10月,国民政府收回威海卫,设立威海卫行政区,直属行政院。
民国二十一年(1932年),国民政府办法《行政督察专员公署暂行条例》,规定省以下设行政督察员专署,作为省政府的派出机构。1936年1月,山东全省被划分为12个行政督察区,先后设立济宁、菏泽、临沂、临清、惠民、聊城、牟平等7个行政督察专员公署,辖69县。其余地区未设专员公署,仍直隶于省政府管辖。济南市、烟台特区直隶山东省民政厅管辖。
“七七事变”后,国民党山东省政府迁离济南,流亡在外。1938年--1942年,国民政府先后将山东划分为鲁西、鲁北、胶东3个行署区和17个行政督察区,辖107县。1945年(民国34年)10月,国民党山东政府撤消鲁西、鲁北、胶东3个行署区,设立鲁北、鲁西北、鲁西、鲁南、鲁中、鲁东6个省政府办事处,分别统辖17个行政督察专员公署。并设立利广沾棣垦区、临冠丘特区,改烟台特区为烟台行政区。1946年,国民党政府又将济南、烟台划为省辖市。1947年撤消了6个省政府办事处,设立鲁东、鲁西两个行署。9月成立龙口市。由于当时正处于中国人民解放战争的人民**战略进攻阶段,国民党山东省政府实际控制区很少,是年底,仅控制烟台、济南、龙口3市及滋阳、曲阜、泗水、邹县、滕县、济宁、郯城、临沂、长清、历城、潍县、昌乐、章丘、齐东、金乡、即墨、菏泽等17个县。1948年上半年,撤消鲁东、鲁西两个行政行署,17个行政督察专员公署因失去辖地而溃散。同年9月,济南解放,国民党山东省政府垮台。