在元朝时期，东北地区的统治格局呈现出独特而复杂的局面。作为元朝在东北的最高行政机构，辽阳行省的管辖范围虽然空前广阔，但其实际权力却受到蒙古诸王的严重制约，形成了二元并立的特殊统治模式。

元朝凭借强大的军事实力，对高丽实施了前所未有的深度控制，使元丽关系超越了传统的宗藩关系，呈现出更为紧密的互动状态。在东北地区的治理上，除了设立行省等行政机构外，东道诸王和五投下这两大蒙古贵族势力也扮演着举足轻重的角色。

东道诸王主要由成吉思汗的三位弟弟——哈撒儿、哈赤温和斡赤斤的后裔组成。他们的势力范围覆盖今黑龙江、吉林两省及黑龙江下游地区。值得注意的是，在这些地区，东道诸王的统治与元朝政权实际上是并存的。他们不仅拥有自己的行政官员（如达鲁花赤），还与元朝官吏共同参与地方治理。历史资料显示，东北大部分土地最初都是由东道诸王通过军事征服获得的，元朝直接控制的区域仅限于辽河流域和从女真人蒲鲜万奴手中夺取的东夏国故地。当地的女真打捕人户不仅要向元朝缴纳赋税、承担徭役，还要额外向东道诸王交纳包银。其中实力最强的斡赤斤家族，还经常奉命镇守辽东要地。这些都表明东道诸王虽然名义上臣服于元朝，但实际上保持着相当程度的自治权。 至元二十四年（1287年）四月，以乃颜为首的东道诸王发动叛乱。虽然叛乱在两个月内就被元世祖平定，但其残余势力在东北和朝鲜半岛部分地区盘踞长达五年之久。叛乱平定后，元朝在当地设立直属中央的万户府，削弱了东道诸王的影响力。到至顺二年（1331年），元文宗更直接派遣中央大员巡视辽阳行省，进一步限制诸王权力。自此，元朝在东北的统治力量不断增强，而东道诸王的势力则日渐式微。

与此形成鲜明对比的是，五投下势力在木华黎后王的带领下不断发展壮大。五投下指的是札利亦儿、兀鲁、忙兀、弘吉刺、亦乞烈思五个蒙古部落的联盟，其势力范围主要分布在今内蒙古东部和辽宁西部地区。在平定乃颜之乱的过程中，五投下军队发挥了重要作用。此后，他们的势力逐渐向原属东道诸王控制的吉林地区渗透。其中实力最强的札利亦儿部，其首领木华黎是成吉思汗的四大功臣之一，该部不仅镇守辽西要地，其成员还经常出任辽阳行省的重要官职。

在行政设置方面，虽然元朝在东道诸王和五投下的领地内设立了泰宁路、宁昌路等行政机构，但实际管理权仍掌握在这些蒙古贵族手中。元朝统治者采取了一种平衡策略：一方面逐步削弱东道诸王势力，另一方面又不得不依靠这些地方势力来维持对东北的统治。这种微妙的平衡关系一直持续到元朝灭亡。 东北地区的统治体系可以追溯到蒙古国时期。窝阔台汗在征服东北后，就初步的统治架构。元世祖至元六年（1269年），为应对高丽林衍之乱，在辽阳设立东京行省（又称高丽行省），这被视为元朝经略东北的开端。至元二十三年（1286年），忽必烈将行省治所迁回辽阳，直接触发了次年乃颜之乱。叛乱平定后，辽阳行省于至元二十四年（1287年）正式确立，下辖7路、1府、12州、10县，成为元朝统治东北的核心机构。

作为帝国的东北边疆，该地区地域辽阔、地形复杂、民族众多，元朝难以完全照搬中原的治理模式。正如明太祖朱元璋所言沧海之东，辽为首疆，控制辽东这一连接中原、高丽、蒙古和女真的战略要地至关重要。然而到元朝末年，吾者野人起义、女真水达达部叛乱以及红巾军的北伐，加上频繁的自然灾害，严重动摇了元朝在东北的统治根基。