秦始皇二十六年（公元前221年），秦在消灭六国之后立即进军东南，把闽越王无诸和东海王摇都降为“春长”，在他们管辖的土地上建立闽中郡。闽中郡的地域除了今天的福建全境之外，还兼有浙南和赣东的部分地区；中心区在东冶和东瓯，即今福州和温州。由于秦王朝暴政，各地人民揭竿而起，各国诸侯纷起反秦。无诸和摇率领闽越人加入反秦大军。秦亡之后，无诸和摇帮助刘邦攻打项羽。汉高帝五年（公元前202年），汉王朝封无诸为闽越王，“王闽中故地，都冶”（《汉书·高帝本纪》）。冶，即为东冶。自此，福州正式成为闽越诸侯国的都城。到汉惠帝三年（公元前192年），摇被封为东海王，都东瓯。

“闽越王无诸开国都冶，依山置垒，据将军山、欧冶池以为胜”，据清《读史方舆纪要》记载：“闽越王无诸开国都冶，依山置垒，据将军山、欧冶池以为胜。”冶城是福州最早建造的城池。无诸逝后，子郢继位。汉建元三年（公元前138年），郢发兵攻打北边的东瓯，六年又进击南面的南越，使得东南兵祸连年。汉武帝六年（公元前135年），汉朝兴师问罪。大军刚到边境，郢的弟弟馀善杀了郢，献其首级。于是，汉朝废了闽越王的称号，立无诸的孙繇君丑为越繇王，后来又封馀善为东越王，在闽越故土内出现了两王并存的局面。馀善不服，在元鼎六年（公元前111年）叛汉，自立为东越武帝。过了一年，汉武帝派大将军朱买臣率师入境，消灭了东越国。繇王居股杀了馀善降汉，汉朝廷将大批闽越人迁徙到江淮安置。经历九十二年兴衰的闽越国，到此彻底灭亡。后来原逃避迁进深山的一部分闽越人又回到故土，重建家园。汉昭帝始元二年（公元前85年），汉朝廷将它立为冶县，隶属于会嵇郡，冶县的中心仍在今天的福州市。冶县是汉朝在福建推行郡县制建立的第一个县份。到了后汉建安八年（203年），冶县被析为侯官（今福州)、建安（今建瓯）、汉兴（今浦城）、南平、建平（今建阳）五县，可见当时的冶县范围之大。

经过汉朝百年的统治，闽越人与迁移入闽的中原人逐渐融合同化。这时福州人口增加，经济、文化、交通得到很大发展。这从福州汉墓出土的文物中可以得到证明。1960年以来，在闽侯县榕岸村庄边山文化遗址发掘了9座西汉初期的墓葬，出土了一批带有浓厚中原文化特征的陶器，如鼎、豆、壶、罐和琉璃壁等；同时，在福州也发现了汉代环首刀及大量汉代货币五铢钱。在福州城郊至今还保留不少有关闽越王活动的古代地名、物名，如福州城北的越王山（又称屏山），传说它是闽越王无诸之孙丑接受汉武帝封为越繇王的地方；南台闽江之畔的钓台山，据志书称，汉东越王馀善曾在这里从闽江中钓得白龙，因此筑台纪念，台曰“钓龙台”，江称“白龙江”，山称钓台山；还因为山上曾建有祀奉闽越王无诸的庙宇，故又称为“大庙山”。