关中大饥时率军再度西征，于沙苑之役败给军力不多的宇文泰。至此分裂局势大定，战场也转向河东地区。546年高欢再率十万大军西征，于玉壁和西魏守将韦孝宽发生玉壁之役。最后高欢战败，死伤七万余人，隔年病死于晋阳。高欢死后，长子高澄继之。他凶横暴烈，**大臣妻子，后被家奴刺死。高洋继任后于550年废杀东魏帝，并屠杀东魏皇室，东魏亡。他建国北齐，史称北齐文宣帝。
宇文泰所控制的西魏，在八柱国等将领协助下，有效地抵抗东魏的多次进攻，巩固西魏局势。当时西魏在经济及文化不如南朝梁及东魏。他让苏绰等人改革，建立关中本位使胡汉将领同心协力、设置府兵制以建立职业军人，维持尚武精神。这些皆使西魏国力强盛，也影响隋唐的政治制度与集团分布。宇文泰趁南朝梁于侯景之乱后诸王内斗之际，先后攻下蜀地及江陵，并立西梁为魁儡国。西魏帝后由废帝、恭帝相继继立。556年宇文泰去世后，其侄宇文护专政。他于隔年废西魏恭帝，建国北周，立宇文泰子宇文觉为北周孝闵帝，西魏亡。
北周与北齐对峙
北齐继承东魏版图，于550年由齐文宣帝建国。齐文宣帝先后击败库莫奚、契丹、柔然、山胡(属匈奴族)等族，并攻下南朝梁的淮南地区。在经济方面，农业、盐铁业、瓷器业都相当发达。北齐大致上同北魏，持续推行均田制。这些使得北齐的国力在初期均胜过北周及南朝陈。然而齐文宣帝在后期荒淫残暴，并为了维护鲜卑贵族，屠杀汉人世族。他对人民的压迫更重，使得北齐国势衰落。齐废帝继立后，由其叔高演辅政。但高演不久即篡位杀帝，是为齐孝昭帝。齐孝昭帝在位期间，国力渐渐复元，还亲征库莫奚。但于两年后去世，由其弟长广王湛继立，即齐武成帝。齐武成帝昏庸好色，北齐国力大衰，不久去世，由后主高纬继立。高纬同其父昏庸好色，国政混乱，还诛杀名将斛律光。之后北齐被南朝陈攻下淮南，并在577年亡于北周。
北周继承西魏版图，于556年由周孝闵帝立国，但朝政由堂兄宇文护掌握。周孝闵帝意图联合赵贵、独孤信推翻宇文护。然而被其发现，赵及独孤二人被杀，周孝闵帝于隔年先废后杀。宇文护改立宇文毓为帝，即周明帝，但于560年又毒死周明帝改立宇文邕，即周武帝。周武帝采韬晦之计，在十二年后成功杀死宇文护，亲掌朝政。周武帝为人英明雄伟，在他任内推动多方面的改革，使北周国力更盛。577年周武帝东征昏庸混乱的北齐，于隔年攻克邺城，北齐亡。周武帝统一华北后又获得李德林等关东世族的归附，声势浩大。他立即南征南朝陈，但于同年逝世，而后北周发生内乱，使得南朝陈得以维持下去。
隋朝建立与统一
杨坚为北周开国元勋杨忠之子，他的女儿为太子妃。578年周武帝去世后，由太子宇文贇继立，即周宣帝。他荒淫昏庸，迷信佛道二教，立五位皇后并夺人妻子。他杀宗室功臣宇文宪并大撤诸王就国。这些皆为杨坚的篡位铺好路。杨坚开始集结周廷文武诸臣，形成一股庞大的集团。周宣帝去世后，其子宇文阐继位，即周静帝，由外戚杨坚专政。尉迟迥、司马消难等人不满杨坚专权，起兵反杨。杨坚得李德林策划，以韦孝宽等人平定。581年杨坚篡位自立为帝，即隋文帝，建国隋，北周亡。587年隋文帝废西梁后主萧琮，西梁亡。588年隋文帝发动隋灭陈之役，以杨广为主将，同贺若弼和韩擒虎等名将发兵攻陈。隔年隋军攻陷建康，南朝陈亡，中国再度统一。自永嘉风暴以来，中国分裂近三百年之久，至此「南北朝时期」结束，进入「隋朝」。历经民族混成后的新汉族，不久即开创隋唐盛世，在世界史留下不朽的伟业。
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南北朝版图疆域
南朝政区承袭东晋，实行州郡县三级制。而侨州郡县及双头州郡也因为土断而变成一般州郡。自东汉末期实施的州郡县三级制，到隋平南朝陈后改为州县二级制而结束。南朝的州设刺史，郡设太守，只有丹阳郡因为是首都所在地而设尹。县设令、长。自宋以后，令多於长。与郡同级的有王国和公国，设内史和相。还有特为习称蛮民及僚族、俚族等少数民族设置左郡、左县和僚郡、俚郡。例如有南陈左郡、东宕渠僚郡等。当时州郡县有等级之分，大致上以距离首都远近为品级高低之分，诸州佐吏则按州的等级设置官员。扬、荆二州还有「二陕」之称呼。
南朝疆域方面，南朝宋继承东晋疆域，基本上为二十二州上下。河南地于太初四年(422年)之后逐渐被北魏并吞，改以淮水为界。南朝齐基本上同南朝宋为为二十二州上下，可是相继失去雍州沔北及淮南豫州之地。南朝梁时州郡设置和疆域变化很大，因北伐获得淮北之地，一度达河南地。又开拓闽、越、平俚洞，破牂柯。到539年共有大小不一的一百零七个州。侯景之乱后，北齐占领江北淮南之地，西魏占领汉中巴蜀。西魏又受萧詧之托，率军夺下南朝梁江陵以北之地，建立附庸国西梁。南朝陈成立后国土不多，至569年开始陆续收复淮南及部份淮北之地，并且一度夺下北周