早先属宋，后归楚。
原始社会末期，尧封彭祖于今市区所在地，为大彭氏国，徐州自此称彭城。春秋战国时，彭城属宋，公元前286年，宋国发生内乱，齐国趁机便联合楚国、魏国攻打宋国。
宋国百姓四处逃散，城池没能守住，宋康王于是逃到倪侯的住所。齐军抓获并杀死宋康王，灭亡宋国，三国共同瓜分宋国的土地。至此徐州成为了楚国的领土。
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徐州历史沿革：
秦统一后设彭城县。楚汉时，西楚霸王建都彭城。西汉设彭城郡，东汉设彭城国、建都彭城。三国时期，曹魏移治彭城。彭城始称徐州。
魏晋南北朝各代曾设彭城国或徐州，都城或治所多在彭城。隋时设徐州，后改彭城郡，治彭城。唐初，徐州与彭城郡名称多次互易，中后期为节度使驻地。
五代时各朝置有徐州，治彭城，领7县。宋、元两朝都置徐州，隶属和辖领变化较频。明初徐州曾属凤阳府，直隶京师，后属南直隶。
清初，徐州先后为江南省和江苏省所属直隶州，雍正十一年（公元1733年）升为徐州府，辖领1州7县。
民国初，徐州府废，府地附郭铜山县，后曾设徐海道，治所在铜山（徐州）。抗日战争时由铜山县析置徐州市，曾为汪伪国民政府淮海省省会。
抗战胜利后，国民政府仍置徐州市，属江苏省。著名的三大战役之一的淮海战役就是以徐州为中心展开的。
1949年因江苏省尚未完全解放，徐州市暂由山东省代管，1953年划回江苏省。
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