Anadolu'da yarım asır kadar devam eden İlhanlılar devrinde Vali Demirtaş Sivas'a yerleşmiş ve istiklalini ilan ederek Sivas'ta uzun yıllar saltanatını sürdürmüştür. Demirtaş'tan sonraki Sivas Valileri sırayla, Alaattin Ertana oğlu Gıyaseddin Mehmet, Alaattin Ali ve oğlu Mehmet Bey Sivas'ta saltanatı sürdürmüşlerdir. Ali Bey'in ölümünden sonra yerine geçen yedi yaşındaki Mehmet Bey'i Kadı Burhanedd
in saltanatından uzaklaştırarak Sivas'ta kendi devletini kurmuştur. Bu arada Kadı Burhaneddin Sivas'ı onarmak için birçok çaba göstermiştir. Surların etrafında hendekler kazdırılmış, kaleleri tamir ettirmiş ama Akkoyunlu aşireti reisi Kara Osman'la yaptığı muharebe sonunda katledilmiş yerine oğlu Alaattin geçmiştir. Bu sırada Timurlenk Anadolu'ya akınlar yapmıştır. Yıldırım Beyazıt Amasya'yı almış Sivas'a yaklaşmış, güneyde Karamanlıların baskısına dayanamayan Alaattin, şehri Osmanlılara teslim etmiştir. Bir davetle Sivas'ı teslim alan Beyazıt, şehri en büyük şehzadesi Emir Süleyman'a vermiştir. Sivas Osmanlıların eline geçtikten bir yıl sonra 1400 yılında Timur'un istilasına uğramış, bir süre sonra tekrar Osmanlı hakimiyetine geçmiştir. Sivas Osmanlı İmparatorluğunda eyalet merkezi haline getirilerek Amasya, Çorum, Tokat kısmi olarak Malatya ve Kayseri illeri Sivas'a bağlı birer sancak olmuştur. Evliya Çelebi Seyahatnamesinde belirtildiği gibi Sivas zamanının en önemli eyaletlerinden biridir (40 ilkokul, 1000 dükkan, 18 han, 40 kadar çeşmesi olduğundan bahsedilir. Sivas'a birçok vali atanmış, bunlar içinde belki de ismi hiç unutulmayacak olan Halil Rıfat Paşanın yaptırdığı birçok yollar, köprüler, hanlar ve konaklar halen halkımızın hizmetindedir. Tarihin kaydedildiği zamandan beri önemli bir yerleşim merkezi olan Sivas, asırlar boyunca önemini korumuş ve özellikle Milli Mücadele yıllarında milli mücadeleye başlangıç olması ona tarihin en kıymetli değerini vermiştir. Sivas'ın bugünkü sınırları içerisinde yer alan Hafik Gölü, Pılır Höyüğü, Zara Tödürge Gölü kıyısındaki Tepecik Höyüğü ile Kangal ilçesi Çukur Tarla ve Kavak nahiyesi Höyük değirmeninde Prehistorik buluntular elde edilmiştir. Yıldızeli Argaz Höyük ve çevresinde Kalkolitik çağ (maden taş devri M.Ö. 5000-3500) ile Tunç Devri (M.Ö. 3000-1500) buluntuları elde edilmiştir. Sivas'ın yazılı tarihi M.Ö. 2000 yılı başlarında Hititlerle başlamakta olup merkez Tatlıcak Köyü ile Uzuntepe Köyündeki Höyükler, Divriği Maltepe Köyünde bulunan höyük ve Gürün Şuğul vadisindeki Hititçe yazılar başlıca Hitit yerleşim alanlarıdır. Balkanlar üzerinden Anadolu'ya gelen Frig’lerin Hititleri ortadan kaldırmaları sonucu Sivas'ta Frig egemenliğine girmiştir. Frig yerleşimi Hitit yerleşim alanlarının üst katlarında görülmektedir. Lidya’lılar zamanındaki meşhur Kral Yolu da Sivas'tan geçmektedir. Anadolu'daki Pers egemenliğinden sonra kurulan şehir devletlerinin zamanla Roma İmparatorluğuna bağlanması sonucu, önemli yol kavşağı üzerinde bulunan şimdiki şehir merkezinin iskan edildiği ve Sebasteia adını aldığı görülmekte veya ilin isminin Hitit Kavmi olan sibasip adından geldiği gibi, Roma İmparatoru Aguste tarafından şehre yunancada şehir manasına gelen "Sebasteia" adının verildiği ve yine Selçuklular zamanında üç değirmen anlamına gelen "Sebast" kelimesinden geldiği rivayet edilmektedir. Bu yörede Roma hakimiyeti tam olarak yerleştikten sonra şehre "Diyapolis" yani Mebud şehri adı verilmiştir. Roma İmparatorluğu hakimiyetine giren şehir 395'te Doğu Roma (Bizans) İmparatorluğuna ayrılan topraklar içerisinde kaldı.1509'da Anadolu'ya giren Türkmen güçleri ve 1604'te Alparslan'ın önünden kaçan Selçuklu şehzadesi Elbasan Sivas yöresinde kısa süre hakimiyet sağlamışsa da, bölgenin Türk egemenliğine girmesi ancak 1071 Malazgirt Zaferinden sonra gerçekleşti. Kısa bir süre Selçuklu hakimiyetinde kalan Sivas'ta 1075'te Danişmend Beyliği kuruldu. Danişmend Beyliğinin taht kavgaları ile zayıf düşmesinden sonra Anadolu Selçuklularını yeniden birleştiren I.Mesud, 1152’de Sivas'ı eline geçirdi. Bizanslılarında karıştığı taht ve egemenlik kavgaları sırasında Anadolu Selçukluları ile Danişmend’liler arasında sürekli el değiştiren Sivas, 1175'te II. Kılıçarslan tarafından kesin olarak Selçuklulara bağlandı. Daha sonra İzzetdin Keykavus Sivas'ı başkent yapmış, uzun müddet Sivas'ta kalarak günden güne genişleyen Sivas Şehri mamur edilmiş ve 1217 yılında Şifaiye Medresesini yaptırmıştır. İlim adamlarını Sivas'ta toplayarak şehri büyük bir ilim merkezi haline getirmiştir, İzzetdin Keykavus Türbesi" yaptırdığı medrese içinde bulunmaktadır.
1220 yılında İzzettin Keykavus ölünce yerine I. Bu dönem Anadolu Selçuklularının en parlak dönemi oldu. Moğol istilasını dikkatle izleyen ve önlemler almaya çalışan Sultan 1224'te Sivas'ı surlarla çevirerek korunaklı duruma getirdi. Yerine geçen II. Gıyasettin Keyhüsrev'in kötü yönetimi sırasında sıkıntı çeken halk,1240 yıllarında ayaklanarak Sivas'ı yağmaladı. Selçuklu askerlerinin sivilleri sindirmek için seferber olduğunu gören Moğollar, Anadolu'yu ele geçirmek üzere harekete geçtiler. Gıyasettin Keyhüsrev'i 1243'te Kösedağı Savaşı'nda yenilgiye uğratan Moğol güçleri, 'Sivas'ı işgal ettiler. Moğollarca bağımlı duruma gelen Selçuklular, Moğollar tarafından kurulan İlhanlı Devleti ile idareye hakim olunmuş. Sivas ili bu dönemlerde büyük bir gelişme göstererek önemli bir ticaret ve bilim kenti olmuştur.
