Первыми славянскими поселенцами были днепровские казаки (запорожцы), основавшие паланки, зимовища и сечи, главным образом по Днепру и побережью Азовского моря. В 1751-55 гг. явились в современный Славяносербский уезд сербы, валахи, молдаване, болгары и черногорцы и образовали целый ряд военных поселений Славяносербии, называвшихся «ротами». В том же уезде селились, в 1750-60 годах, бежавшие и прощенные правительством раскольники. С 1775 года, со времени образования Азовской губернии, в ней стали селиться казаки из Полтавской, Черниговской и других губерний. С 1775 по 1782 год усиленно раздавались земли помещикам; всего роздано 4470 тысяч десятин и выселено крестьян из средней
В сентябре 1866 года в Потёмкинском дворце состоялось первое заседание Екатеринославского губернского земского собрания. Благодаря деятельности Н. А. Корфа Екатеринославское земство сыграло важную роль в организации системы земских школ. При земстве действовал губернский земский статистический комитет, издававший на рубеже XIX—XX веков ежегодные «Памятные книжки Екатеринославской губернии»
Большинство населения согласно переписи 1897 года составляли малоросы.
В годы Гражданской войны власть в Екатеринославской губернии неоднократно переходила из рук в руки. В апреле 1918 территорию губернии оккупировали австро-германские войска, которые были эвакуированы в связи с Ноябрьской революцией 1918 в Германии; власть на территории губернии перешла к Украинской директории. Зимой — весной 1919 Екатеринославская губерния была занята частями РККА. В мае — июне 1919 почти вся Екатеринославская губерния, кроме западной части, занята Вооружёнными силами Юга России (оставшаяся часть занята к октябрю). В ходе наступления Южного и Юго-Восточного фронтов 1919—1920 территория Екатеринославской губернии вновь перешла под контроль РККА Крестьянское повстанческое движение под руководством Нестора Махно, известное как махновщина, попеременно вело борьбу против этих военно-политических сил, периодически вливаясь в регулярные части Украинской советской армии.