С этого времени и вплоть до эпохи XVII века хозяевами края были татары, до наших дней дошли остатки некоторых золотоордынских городищ. По мере упадка Золотой Орды и превращения татарского населения края, подчиненного Крымскому хану, в профессионалов набегов на Русь, татарские города исчезли, и степи вновь приняли первобытный пустынный вид. В политическом отношении донецкий край оказался «ничейной» землей между Крымским ханством, Московским царством, Речью Посполитой и Запорожской Сечью. В XVII веке граница Русского государства и земель Войска Донского с Крымским ханством проходила по Северскому Донцу. Выше Святогорского монастыря ее охраняли слободские казаки, а ниже, по течению Донца, находились укрепленные городки донцев.

В 1571 году после очередного татарского набега здесь по распоряжению Ивана Грозного побывали с инспекционной поездкой князь Тюфякин и дьяк Ржевский, установившие в истоке Миуса пограничный знак в виде креста. В 1579 году правительство сформировало специальные подвижные конные части для патрулирования степных шляхов от реки Миус до реки Самары.

Впрочем, уже в XVI и особенно XVII веках в донецких степях активно действуют запорожские и донские казаки. Продвигаясь по реке Кальмиус к Азовскому морю, казаки стали создавать по берегам реки укрепленные зимовники. В начале XVII века здесь стали оседать русские служилые люди Изюмской черты, а также черкасы (малороссы, ушедшие от польского господства с территории польских владений на Украине). В 1600 году возникли Алексеевка, Чернухино, слобода Старая Белая (ныне Луганской области), в 1637-м – Осиновый острог, в 1644-м для защиты солеварен от набегов крымцев был построен острог Тор (названный так по одноименной реке). Не отставали и донские казаки: в 1607 году после разгрома восстания Болотникова его соратник атаман Шульгейко ушел в Дикое Поле и на Айдаре заложил Шульгин-городок. В 1640 году на реке Борове возник Боровской городок, в 1642-м – Старый Айдар, затем Трехизбянка, Луганский и другие казачьи городки.

Во второй половине XVII века началась масштабная миграция малороссов на восток, в Слободскую Украину. Северная часть нынешнего Донбасса стала в те времена частью Слобожанщины. На Торских озерах выросли Маяцкий (1663), Соляной (1676), Райгородок (1684) и еще ряд поселений, что свидетельствовало о быстром росте населения. Здесь вперемешку селились донские и запорожские казаки, беглые крестьяне из Левобережной Украины и Южной России. В 1668 году в Маяках, например, жили 100 русских московских «людей» и 37 «черкасов» (украинцев).