今新疆、内蒙古、青海和甘肃的一部分在明朝的大部分时间内都处于它的疆域之外。在这些地区建立的政权主要有：
14世纪40年代，察合台汗国陷于分裂，至60年代西察合台汗国演变为帖木儿汗国。1370年(明洪武三年)东察合台汗居别失八里，1418年(永乐十六年)西迁亦力把里(一作亦力巴力，今新疆伊宁市)，明朝史籍即以城名称其国名。辖境包括今新疆除哈密地区和额尔齐斯河、乌伦古河以东北地区以外，境外巴尔喀什湖、塔什干以东和帕米尔高原。16世纪后期，天山以北地区的东部已为瓦剌所占，其余也分裂为几部：吉利吉斯，在今巴尔喀什湖以东南一带：哈萨克，在今伊犁河流域；叶尔羌，在今塔里木河流域和帕米尔高原；土鲁番，在今天山以南东部地区和甘肃西部。
鞑靼始见于唐代中叶，是突厥统治下的部族，以后兴起的蒙古是其中一支。元亡后，明朝又将蒙古高原东部蒙古成吉思汗后裔各部都称为鞑靼。
瓦剌，清以后称卫拉特、额鲁特、厄鲁特，本在叶尼塞河上游，被成吉思汗征服后成为蒙古一部。明朝泛指蒙古高原西部和阿尔泰山一带的部族。
1368年(明洪武元年)元帝退出大都，北迁上都。次年明军攻上都，元帝再次北逃。第二年明军又攻克应昌(今内蒙古克什克腾旗西达来诺尔附近)，元帝逃至和林，仍用元朝称号，史称北元。传至1402年(明建文四年)取消帝号称可汗，去国号称鞑靼，恢复了部族，但内部并不统一。明永乐初，瓦剌分为马哈木、太平、把秃孛思三部，明朝封为顺宁、贤义、安乐三王。鞑靼和瓦剌的范围大致有今内蒙古中部和西部、蒙古高原、阿尔泰山南麓和西伯利亚南部。
1436年(明正统元年)，瓦剌顺宁王脱懽〔huan欢〕并吞贤义、安乐二王部落，统一瓦剌，两年后又控制了鞑靼。其子继立后，东取兀良哈三卫及建州女真各部，西掠沙州、赤斤蒙古、哈密等卫，1449年(明正统十四年)南下攻明，俘获明英宗。1453年(明景泰四年)，也先自立为大元田盛大可汗，但两年后在内乱中被杀，蒙古又分裂。1480年(明成化十六年)鞑靼的达延汗(明朝称为小王子)继承汗位，出兵迫瓦剌西迁，又统一了蒙古各部。16世纪前期达延汗死后，又出现了割据局面。至16世纪后期，达延汗之孙土默特首领控制蒙古右翼，称阿勒坦(俺答)汗。阿勒坦汗在今内蒙古呼和浩特筑大板升城(明朝赐名归化)，成为漠南地区的政治、经济、文化中心。