Năm 738, Bì La Các (皮罗阁), thủ lĩnh bộ lạc Mông Xá, đã thành lập Vương quốc Nam Chiếu (南诏) tại Vân Nam với kinh đô tại thành Thái Hòa (nay là Đại Lý) lập ra năm 739. Ông được Nhà Đường công nhận là "Vân Nam Vương". Từ Đại Lý, mười ba đời vua Nam Chiếu đã cai trị trên 2 thế kỷ và đóng một vai trò quan trọng trong mối quan hệ luôn biến đổi giữa Trung Quốc và Tây Tạng. Năm 902, quyền thần của Nam Chiếu là Trịnh Mãi chiếm đoạt quyền hành, đổi tên nước thành Đại Trường Hòa. Năm 929, Triệu Thiện Chính diệt Đại Trường Hòa, lập ra nước Đại Thiên Hưng. Năm 930, Tiết độ sứ Đông Xuyên là Dương Càn Hưng diệt Đại Thiên Hưng, đổi tên nước thành Đại Nghĩa Ninh. Năm 937, thủ lĩnh tộc Bạch là Đoàn Tư Bình (段思平) đã diệt Đại Nghĩa Ninh và thành lập Vương quốc Đại Lý, đóng đô tại Đại Lý. Vương quốc này khi đó bao gồm lãnh thổ ngày nay thuộc các tỉnh Vân Nam, Quý Châu, Tây Nam Tứ Xuyên, Bắc Miến Điện, Bắc Lào và một số khu vực tại Tây Bắc Việt Nam.

Năm 1253, Vương quốc Đại Lý bị người Mông Cổ và quân đội của Đại hãn Mông Kha tấn công. Năm 1276, Hốt Tất Liệt cho thành lập tỉnh Vân Nam. Vân Nam đã thành tỉnh đầu tiên trong các tỉnh miền Nam Trung Hoa nằm dưới sự kỉểm soát của Mông Cổ, và nó cũng là tỉnh cuối cùng tại Trung Hoa mà người Mông Cổ nắm giữ, ngay cả sau khi họ đã mất Bắc Kinh và bị đuổi ra khỏi các tỉnh miền Bắc. Tổng cộng họ đã chiếm giữ Vân Nam trong 130 năm. Phải chờ mãi 15 năm sau khi kẻ sáng lập triều đại Nhà Minh được thừa nhận là nhà lãnh đạo toàn thể Đế quốc Trung Hoa, ông ta mới phái các đội quân của ông đến trục xuất người Mông Cổ ra khỏi bàn đạp sau cùng của họ, tức là Vân Nam.

Năm 1381, Minh Thái Tổ Chu Nguyên Chương phái các tướng là Phó Hữu Đức và Mộc Anh đem quân chiếm Vân Nam, diệt Lương Vương của triều Nguyên. Dấu ấn Nhà Minh trên Vân Nam đã lưu tồn và còn được nhận thấy. Các ngôi chùa và tượng đài thuộc niên đại Nhà Minh có rất nhiều; các chiếc câu treo bằng xích sát đặc sắc bắc ngang sông Cửu Long và sông Salween, cũng như nhiều con sông nhỏ hơn ở miền Tây Vân Nam chứng thực cho sinh khí của chế độ mới và sự quan tâm của nó vào việc cải tiến các sự giao thông. Nhiều thành phố của Vân Nam mắc nợ hình thức hiện đại của chúng nơi các nhà xây dựng thời Minh, và nhiều thành phố phản ảnh, nơi các bức tường thành thẳng đứng bao quanh và các đường phố cắt nhau, mẫu họa đồ thiết kế thành phố chung của miền Bắc Trung Hoa, các bản sao chép thu nhỏ của Bắc Kinh.

Cuối thời Nhà Minh, Hoàng đế Nam Minh (Quế Vương) là Chu Do Lang (niên hiệu Vĩnh Lịch, 1646-1662) đã chạy tới Vân Nam. Năm 1659, Nhà Thanh sai Bình Tây Vương Ngô Tam Quế tấn công Vân Nam. Năm 1662, Ngô Tam Quế tấn công sang Miến Điện, bắt được Vĩnh Lịch bắt treo cổ chết. Người Mãn Châu tưởng thưởng họ Ngô bằng việc cử ông làm Tổng đốc cả về mặt dân sự lẫn quân sự hai tỉnh Vân Nam và Quý Châu với tước vương. Ảnh hưởng của ông rất mạnh tại các tỉnh lân cận vừa mới bình định xong là Hồ Nam và Tứ Xuyên, và còn vang xa đến tận vùng đông bắc như các tỉnh Thiểm Tây và Cam Túc. Tại tất cả các khu vực này, Ngô Tam Quế đã bổ nhiệm các quan chức, hay phải được tham khảo trước khi có sự bổ nhiệm bất kỳ người nào. Ông ta gần như một ông hoàng độc lập. Sau mười năm của quan hệ phiền hà này, song hành cùng với hai ông Phiên vương Trung Hoa được gọi là "phong kiến" khác (gồm Ngô Tam Quế là Bình Tây Vương, và hai kẻ khác là Bình Nam Vương và Tĩnh Nam Vương. Sau khi Ngô Tam Quế từ trần, hai phiên vương này đều bị nhà Mãn Thanh loại trừ), cũng là các tướng lĩnh Nhà Minh như họ Ngô, tại các phần đất khác ở miền Nam Trung Hoa, Triều đình Mãn Châu đã cảm thấy đủ mạnh để thách đố quyền lực của họ và đập tan nó nếu chứng tỏ là ngoan cố. Các danh vọng cao quý được ban cho các ông hoàng Trung Hoa này, nhưng tư thế độc lập của họ bị bãi bỏ. Các ông hoàng khác đã chấp nhận. Ngô Tam Quế bác bỏ lời hứa trung thành này, tuyên bố độc lập và trong năm 1673 tự tuyên xưng là Tổng tư lệnh Vĩ Đại của triều đại nhà Chu. Tuy nhiên Nhà Thanh đã đàn áp cuộc nổi loạn này.