1632年（即崇禎五年）沙俄佔據了葉尼塞河中下游和上游部分地區。然後從北方的曼加結亞沿下通古斯卡河，從南方的葉尼塞斯克沿上通古斯卡河，又走古代埃文基人所經常使用的古道，來到勒拿河流域，建立了上中下維柳伊斯克。1638（崇禎十一年）年，俄國政府下令在勒拿河右岸成立雅庫茨克督軍府。
1643年督軍戈洛文下令遷城於左岸，此後雅庫茨克成了沙俄進一步向東北亞地區遠征的指揮中心。1638年在雅納河建立了維爾霍揚斯克，1642年建立了尼日涅揚斯克；在印迪吉爾卡河上建立了彼德什維爾斯克等。1645年，米哈伊爾amp;8226；斯塔杜欣抵達科雷馬河，並先後建立了上、中、下科雷馬斯克3個冬營地。1647年鄂霍次克堡建立。1711年，沙俄征服整個堪察加半島，然後又向阿拉斯加和阿留申群島挺進。
1638年俄國以葉尼塞斯克和雅庫茨克為中心，分別從西部和北部兩個方向入侵貝加爾湖地區。哥薩克在安加拉河流域建立了巴拉干斯克（1654年）和伊爾庫茨克（1652年），在勒拿河上游建立了維爾霍連斯克（1642年）。在貝加爾湖東北角由哥薩克建立了上安加爾斯克（1647年）和巴爾古津堡（1648年），於1652年又建立了巴翁托夫斯克堡。這樣，俄國軍隊大體上從北部用據點包圍了貝加爾湖，為進一步南下和東進打下了基礎。然後從貝加爾湖南岸，俄國軍隊一路南下直逼中國的蒙古地區，一種東進抵達黑龍江上游的石勒喀河，進而入侵黑龍江。1658年建立了涅爾琴斯克（尼布楚），1658年建立了捷連賓斯克，1665年建立了色楞格斯克（烏蘭烏德），1666年建立了烏丁斯克等。
1643年哥薩克波雅爾科無走阿爾丹河烏楚爾河紐約姆卡河，翻越外興安嶺，進入鄂倫春族居住的精奇裡江（結雅河）。哈巴羅夫從奧廖克馬河起，沿其支流圖吉爾河到達黑龍江。1656年俄政府在奧廖克馬河口設立了奧廖克明斯克堡。1689年，沙俄兩度被中國擊敗，對黑龍江流域的侵略暫時中止，不過沙俄由此獲得了貝加爾湖以東的中國領土（布裡亞特蒙古人和鄂溫克族居住）。
俄國征服人遼闊的西伯利亞與遠東地區，隨即建立了行政軍事機構加以控制，實施殖民統治。整個西伯利亞由中央的西伯利亞衙門管理，各地區分設督軍轄區和縣。督軍轄區共有4個，即托搏爾斯克、托木斯克、雅庫茨克和葉尼塞斯克，每個轄區下隸屬幾個縣。17世紀西伯利亞共有圖林斯克、秋明、塔拉等19個縣。
1850年以後，趁中國清朝衰微，武力侵略黑龍江流域。在雅克薩一帶，俄寇甚至拿索倫人當食物，真是吃人的惡魔；尼古拉耶夫攻佔廟街，殘酷殺害當地的赫哲族和鄂溫克族居民，製造廟街慘案，並改名為尼古拉耶夫斯克；同時俄寇將海蘭泡江東64屯的鄂倫春族居民趕進黑龍江淹死或殺死，此乃海蘭泡慘案！同時強迫清王朝簽訂了《中俄璦琿條約》、《中俄北京條約》搶佔了黑龍江流域的100萬平方公里中國領土，包括黑龍江以北、外興安嶺以南、烏蘇里江以東至庫頁島的大片領土。這片領土內居住的赫哲族被屠戮殆盡，結雅河的鄂倫春族被迫遷入大興安嶺，女真族被迫遷入黑龍江以南烏蘇里江以西，最後俄羅斯移民成了當地的主體民族。
清朝末年，漢民族大量移民東北，成為東北的主體民族，這保證了東北對中國的向心力，成為鞏固東北邊防的最強的力量。
1900年，八國聯軍侵華，沙俄趁火打劫，佔領東北全境，實行殖民統治。1905年日本擊敗沙俄，奪取庫頁島南段和海參崴並控制吉林和遼寧。再後來東北進入張作霖時期，1917年遠東共和國成立。1931年日本佔領東北，成立滿洲國，與蘇聯在黑龍江相對峙。1945年，蘇聯從日本手中重新奪取庫頁島南部和海參崴，並佔領日本北方四島。