汉高祖六年（前201年），刘邦封异母弟刘交为楚王，拆分故楚国中东海郡、薛郡、彭城郡三十六县置楚国。彭城郡为汉代楚国的核心部分。

汉景帝三年（前154年），楚王刘戊联合吴国、赵国、济南国、菑川国、胶东国、胶西国诸王国发动七国之乱。乱平后，楚国本应改置为郡，但因景帝不忍绝楚元王之祀，故立平陆侯刘礼为楚王。于是彭城郡北部数县仍为楚国，析彭城郡南部置沛郡，以楚国之薛郡置鲁国。

汉宣帝地节元年（前69年），楚王刘延寿畏罪自杀，楚国除为彭城郡。