明鄭時期
1644年，李自成的大順農民軍和滿族八旗軍先後攻佔明朝首都北京，明朝部分遺臣在中國南方先後擁立幾位宗室為帝，組織流亡政府，繼續抗清，是謂南明。鄭成功就是當時抗清的一股強大勢力。鄭氏於1658年至1659年出兵金陵失敗後，決定轉進其父鄭芝龍、顏思齊等武裝海商曾經略之臺灣。1661年，鄭成功率領軍隊約25,000人先抵澎湖，然後進入臺灣，迅速攻佔各地，展開對荷蘭人之熱蘭遮城的進攻，終在翌年攻下熱蘭遮城，擊敗了臺灣荷蘭東印度公司政權，佔領了南台灣建立台灣史上第一個漢人政權。
鄭成功佔領後，改臺灣為東都明京。1662年，在得知永曆帝死於昆明後，鄭經改東都為「東寧」。此後，鄭成功祖孫三世始終皆以「大明延平王」的郡王爵位，並沿用桂王登基後的永曆年號，禮遇眾多明朝宗室。佔領臺灣之初，鄭成功設立京畿承天府，並以新港溪為界，北路為天興縣、南路為萬年縣。鄭成功由於島內糧食不足，鄭氏軍隊各營各鎮部隊，分批在嘉南平原、屏東平原上屯田開墾，故該地區留下帶有「營」、「鎮」、「勁」、「協」等稱號的地名（例如左營、前鎮、柳營等），延用至今。
1662年，三十九歲的鄭成功病逝之後，因亂倫而被罷黜的王世子鄭經從思明州率軍返回東寧，打敗了叔父鄭襲，由於無法再得到明朝皇帝的敕令，於是自行嗣延平王位及大明招討大將軍之職。鄭經稍後將所有留守廈門的鄭氏殘存勢力撤到臺灣，將天興、萬年二縣設為州。與鄭經有密切政經往來的英國東印度公司以「臺灣國王」（The King of Tyawan）作為其外交稱謂。在參軍陳永華的輔佐下，鄭經經營與英國、日本及東南亞的貿易，並取得武器彈藥的補給。主要的出口品是蔗糖。英國東印度公司也一度在臺設立商館，但經營並不理想。此外，鄭氏政權也有計劃的在臺灣植入漢文化，鄭經在陳永華的建議下，於1665年在臺南建先師聖廟，設國子監，是為漢文化的「全臺首學」。沈光文則成立了臺灣最早的詩社「東吟社」。
1669年鄭經以比照李氏朝鮮事例、世守臺灣、稱臣朝貢等條件和大清談判，因大清堅持鄭氏須剃髮易服，談判破局。1674年耿精忠、尚可喜、吳三桂等發動三藩之亂。鄭經率兵響應，渡海攻打大清治下的福建與廣東，奪下泉、漳、汀、潮、惠數州府。1680年，鄭經海戰失利，棄守閩粵，撤兵回臺。翌年，鄭經去世，鄭氏政權兵變，要員馮錫範弒監國世子鄭克𡒉，立其弟鄭克塽，國政日劣，人心渙散。1683年，由明鄭投奔大清的施琅率軍攻臺，海戰失利，鄭克塽向大清投降，結束鄭氏三代在臺23年的統治。
其實明鄭時期台灣周圍的國際情勢基本上清朝與荷蘭為同一陣線，而明鄭政權則與英國結盟，甚至出現了清朝與荷蘭東印度公司為對抗明鄭政權而組成的清荷聯軍，1663年，清荷聯軍於金門烏沙頭擊敗鄭軍，順勢佔領金廈並迫使明鄭退回臺灣本島。戰後荷蘭人成功奪回雞籠並以其為基地於明鄭對峙，但清廷戰後因颱風折損水師而放棄攻臺，並改以遷界令封鎖，導致荷屬雞籠出現營運及補給困難，最終荷方於1668年再度撤出並導致雙方同盟破裂，明鄭得以在臺灣存續。
同時明鄭與英國東印度公司之間的商業貿易往來與軍事合作關係，始於1670年（永曆二十四年），終於1683年（永曆三十七年）明鄭滅亡。這是台灣與英國關係史上首次的接觸，也是台灣繼荷治時期之後再次與歐洲政商集團建立的外交關係。此段為英格蘭、蘇格蘭、愛爾蘭國王與台灣國王（King of Tywan）之間的對等外交關係，也是台灣史上由當局與外國簽屬之第一份國際通商條約。
而學界對明鄭政權也有明朝政權延續說與獨立政權說兩套理論，至今仍未有定論。
