东州城，复置云州。天宝元年742改云州为云中郡。乾元元年758改云中郡为云州会昌三年843以云、蔚诸州为大同道，罢属河东，置都团练使，治云州。咸通十年869置大同军节度。中和二年882改大同节度为雁门节度。四年884云州复隶河东道。唐至德以后，中原运兵刺史皆管军戎，大同防御使由云州刺史领管，辖云、蔚、朔三州。唐末云州地区成为沙陀部和吐谷浑赫连铎部争夺的主要地带。也是李克用父子发迹之地。乾符三年876大同军节度使李国昌子克用为云中守捉使，杀防御使，据州以闻。僖宗赦克用，以国昌为大同军防御使，不受命。广明元年880李琢攻国昌，国昌兵败，与克用奔北地。共巢入京师，诏发代北军，寻赦国昌，使讨赋，克用率三万五千骑而南，收京师功第一，国昌封陇西郡王。国昌卒，克用取云州。唐末封建割据，云州陷入长期战争中，后李克用子李存勖灭梁，是为唐庄宗。
五代其地为后唐所占，区划未有大的变动。云中县，为云州治，隶属河东道。李克用与契丹耶律阿保机相会于云州东城，易袍马为兄弟，因取“怀想仁人”之义，改名怀仁县后唐庄宗同光二年924析蔚州兴唐县设置广陵县今广灵县。后唐庄宗同光三年925复以云州为大同军节度。