เมืองอุบลราชธานีระยะแรกก่อนการปฏิรูปการบริหารราชการแผ่นดินสมัยรัชกาลที่ 5 นั้น มีฐานะเป็นหัวเมืองประเทศราชขึ้นตรงต่อกรุงเทพมหานคร การปกครองบ้านเมืองคงยึดหลักจารีตประเพณีโบราณที่สืบเนื่องกันมาตั้งแต่ครั้งนครหลวงพระบางและเวียงจันทน์ยังเป็นราชธานี ผู้ปกครองสูงสุดของเมืองคือ คณะอาญาสี่ หรือ อาชญาสี่ อันประกอบด้วย เจ้าเมือง อุปฮาด ราชวงศ์ ราชบุตร รวม 4 ตำแหน่ง แบ่งเขตการปกครองออกเป็น 4 กอง ตามตำแหน่งและประกาศให้ราษฎรมาขึ้นสำมะโนครัวในกองใดกองหนึ่งตามความสนใจ
ปี พ.ศ.2434 โปรดเกล้าฯ ให้รวมหัวเมืองลาวฝ่ายตะวันออกและหัวเมืองลาวฝ่ายตะวันออกเฉียงเหนือ เข้าเป็น “หัวเมืองลาวกาว” (หรือมณฑลอีสานในเวลาต่อมา) และทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ แต่งตั้งพระเจ้าน้องยาเธอ กรมหลวงพิชิตปรีชากร เป็นข้าหลวงใหญ่ผู้แทนพระองค์ขึ้นไปปฏิรูปการปกครองโดยทรงมีบัญชาการอยู่ ณ เมืองอุบลราชธานี ข้าหลวงใหญ่ที่ทรงรับสั่งไปจัดการปกครองหัวเมืองลาวกาว ทรงมีอำนาจเด็ดขาดในการปกครองด้วยทรงพระราชทานอาญาสิทธิ์ให้สามารถลงโทษตัดสินประหารชีวิตผู้กระทำผิดก่อนกราบบังคมทูลและถวายรายงานให้ทราบภายหลัง จึงเห็นว่า เมืองอุบลราชธานีกลายเป็นศูนย์กลางการปกครองของหัวเมืองลาวกาวและมีความเจริญรุ่งเรืองโดยลำดับ ขณะเดียวกันได้ทรงจัดระเบียบการปกครองใหม่ โดยยกเลิกกองเจ้าเมือง กองอุปราช กองราชวงศ์ และกองราชบุตรที่ปกครองสืบกันมาแต่เดิม
การปกครองระหว่าง พ.ศ. 2440-2442 ได้ทรงตั้งทำเนียบข้าราชการหัวเมืองขึ้นสำหรับผู้สืบสายสกุลของเมืองใหญ่น้อยทั้งปวง โดยให้มีตำแหน่งอยู่ในราชการของเมืองแต่เดิมไปก่อน เมื่อจัดทำเนียบแล้วเสร็จก็ทรงคัดเลือกเอาผู้ทรงคุณวุฒิที่มีความรู้ความสามารถ ซื่อตรงต่อราชการมาช้านานอยู่ในตำแหน่งปกครอง และได้ทรงยกเลิกคณะอาญาสี่ นับเป็นการรวมอำนาจการบริหารทั้งมวลเข้าเป็นของรัฐบาลกลางโดยเด็ดขาด และเพื่อไม่ให้เกิดความรู้สึกกระทบกระเทือนต่อผลประโยชน์และฐานะของผู้สืบเชื้อสายเจ้าเมืองหรือเจ้านคร จึงทรงพิจารณาตัวบุคคลจากคณะอาญาสี่ตามหลักการข้างต้นเข้าดำรงตำแหน่งใหม่ในระบบเทศาภิบาล คือ ผู้ว่าราชการเมือง ปลัดเมือง ยกบัตรเมือง ผู้ช่วยราชการเมืองทุกหัวเมือง
พ.ศ. 2456 มีพระราชโองการให้รวมมณฑลอุดร มณฑลอุบล และมณฑลร้อยเอ็ดเป็นภาค เรียกว่า “ภาคอีสาน” ตั้งที่บัญชาการมณฑลภาคที่เมืองอุดรธานี ให้พระยาราชนุกิจวิบูลย์ภักดี (อวบ เปาวโลหิต) ดำรงตำแหน่งอุปราชภาคอีสาน และสมุหเทศาภิบาลมณฑลอุดรอีกตำแหน่งหนึ่ง
พ.ศ. 2459 ทรงพระกรุณาให้เปลี่ยนชื่อเรียกเมืองศูนย์กลางที่มีอำนาจมาสังกัดอยู่นั้นเป็น “จังหวัด” ทั้งหมด ส่วนผู้ว่าราชการเมืองก็เปลี่ยนเป็น “ผู้ว่าราชการจังหวัด” เมืองอุบลราชธานีจึงกลายมาเป็น “จังหวัดอุบลราชธานี” ในที่สุด