清朝末年，东三省因为日俄等列强的殖民威胁，面临着被瓜分的危险。而其军政分离，民辖于兵的自我封闭体系，使得这种危机愈发严重，于是清政府开始着手改变行政体制，设立与内地相同的行省制度，由此来加强清朝政府对于东三省的管制。
于是在1907年4月，清政府正式裁撤盛京将军，改由东三省总督接任，统管三省将军事务。值得一提的是，当时东三省还增设了奉天、吉林、黑龙江三省巡抚。但与内地行省督抚平级不同的是，东三省总督在当地具有最高掌控权，三省巡抚也有受其节制。换句话讲，东三省督抚是从属关系，巡抚是总督的属官，这一点也算是东三省总督的一大特点。
截止清朝灭亡，东三省一共出过三任总督，分别是徐世昌、锡良以及赵尔巽。这三人都是大有来头，其中首任总督徐世昌，乃是民国元老，当过大总统。而锡良则是晚清名臣，三朝元老。至于末代总督赵尔巽，也是清末民初的名人。他在担任东三省总督之前，当过湖南巡抚和四川总督，是一名老资格的封疆大吏。赵尔巽是一个典型的清朝拥护者，其在担任东三省总督时，对于当地的革命党，实行严厉的镇压。所以，清帝退位后， 赵尔巽也随之隐退。后来袁世凯曾邀请过他出山，但是被赵尔巽以"不当贰臣"为由拒绝了。不过后来赵尔巽还是出任了国史馆长一职，主编了《清史稿》。所以，在史学界，赵尔巽的地位还是比较高的。
