Das Gebiet des heutigen Bayern war bis um Christi Geburt Siedlungsgebiet der Kelten. Dieses wurde seit 300 v Chr. von Norden von vordringenden Germanenstämmen eingeengt. Gleichzeitig expandierte von Süden das Römische Reich. Unter Kaiser Augustus wurde das Gebiet südlich der Donau von den Römern erobert. Es entstanden die römischen Provinzen Raetia und Noricum. Die Städte Augsburg, Regensburg, Kempten, Passau gehen auf römische Gründungen zurück. Die neue Nordgrenze des Römischen Reichs an der Verbindungslinie zwischen Rhein und Donau wurde ab Ende des 1. Jh. mit einer Befestigungsanlage, dem Limes gegen anstürmende Germanenstämme gesichert. Diese Anlage wurde in der Folgezeit immer weiter verstärkt, konnte aber ab dem 4. Jh. nicht mehr den fortwährenden Angriffen der einzelnen Stämme standhalten. Die sich nun auf dem Gebiet südlich der Donau niederlassenden Germanenstämme vermischten sich mit den verbliebenen Kelten und Römern. Ab der zweiten Hälfte des 4. Jh. vollzog sich auf dem Gebiet südlich der Donau die Neubildung des Stamms der Bajuwaren. Die Herkunft der Bajuwaren ist nicht genau geklärt. Namensgebend für die Bajuwaren war vermutlich ein aus Böhmen eingewanderter germanischer Stamm. Dieser Kern vermischte sich wahrscheinlich mit anderen Germanenstämmen und der verbliebenen romanisierten Bevölkerung zum neuen bayerischen Stamm. Das Gebiet nördlich der Donau geriet unter den Herrschaftbereich der Franken. Dieses Gebiet entwickelte sich allmählich zu einem Kerngebiet der Franken, so daß der geographische Begriff Franken später nur mehr für die Region um den Main verwendet wurde. In der Region westlich des Lechs wurde Teil des Siedlungsraums der Alemannen. Durch den Lech getrennt entstanden die beiden Stammesherzogtümer der Alemannen und der Bayern. Das Gebiet des heutigen Nordbayern war anfangs dem Frankenreich direkt unterstellt und entwickelte später nur kurzzeitig ein eigenes Herzogtum. Die Ursprünge des älteren bayerischen Stammesherzogtums lassen sich bis ins Jahr 555 zurückverfolgen. Die Herrscher stammten seit dieser Zeit bis zum Ende des ersten Stammesherzogtums alle aus dem Geschlecht der [Agilolfinger]. Das Siedlungsgebiet wurde in diesem Zeitraum nach Osten bis zur Enns und nach Süden bis ins heutige Südtirol erweitert. Veränderungen gab es im Osten auch durch den Abzug der Langobarden aus Pannonien nach Norditalien und dem Nachrücken der Awaren und später der Slawen auf das Gebiet des heutigen Böhmens. Im 8. Jh. kam duch Unterwerfung der slawischen Karantanen das heutige Kärnten unter bayerische Herrschaft. Sitz der lange weitgehend unabhängig regierenden Herzöge war Regensburg. Die Christianisierung betrieben ab dem 7 Jh. irische, angelsächsiche und fränkische Ordens- und Kirchenleute. Besonders wirksam wurden die Bischöfen St. Emmeram von Regensburg, St. Korbinian von Freising und St. Rupert von Salzburg. St. Bonifatius schließlich errichtete 739 eine feste Bistumsorganisation mit den Bistümern Freising, Salzburg, Regensburg und Passau. St. Kilian wurde zum Missionar des fränkischen Gebiets im Norden. St. Bonifatius gründete 742 das Bistum Würzburg, das im 7. Jh. zum thüringisch-fränkischen Herzogtum der Hedene gehörte. Im Gebiet westlich des Lechs wurde Augsburg zum Bischofssitz. Unter den Karolingern kommt es zu einem Erstarken des Frankenreichs, wodurch die weitgehende Eigenständigkeit der Stammesherzogümer unter den Merowingern beendet wird. 716 endet als erstes das Herzogtum der Hedene. Das Gebiet kommt unter karolingische Herrschaft, wobei die Kirche mit dem Bistum Würzburg eine dominierende Stellung erhält. Nach Niederschlagung eines letzten Aufstand bei Cannstatt 746 wird auch das alemanische Gebiet endgültig in das Frankenreich eingegliedert. Als letztes wird 788 das bayerische Stammesherzogtum zerschlagen. Der bayerische Herzog Tassilo III. versucht vergeblich die Eigenständigkeit durch ein Bündnis mit den Langobarden zu retten. Die Eroberung des Langobardenreiches durch Karl den Großen zieht auch den Sturz Tassilos III und das Ende des älteren bayerischen Stammesherzogtums nach sich.
907 durch Arnulf wurde das so genannte "jüngere Stammesherzogtum" begründet das sich unter den Wittelsbachern zu einem eigenständigen Territorium entwickelte. Darum ist es auch schwierig alle Herzöge vor 907 als "bayerische Herzöge" zu bezeichnen.
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Im späteren Mittelalter mehrfache Teilung und Wiedervereinigung des Herzogtums. Darauf geht noch heute die Unterscheidung von Ober- und Niederbayern (vgl. Regierungsbezirke) zurück.
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Maximilian I. konnte während des Dreißigjährigen Krieges die Erhebung des Herzogtums zum Kurfürstentum erlangen.
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In der Folge von Säkularisation und Mediatisierung gewann das Herzogtum Bayern große Gebiete hinzu und wurde 1806 zum Königreich erhoben (siehe den Hauptartikel Königreich Bayern).
Siehe auch: Liste der Herzöge, Kurfürsten und Könige von Bayern