幕府直轄の各領地には代官処がつくられ、郡代や代官・遠国奉行が支配した。また預地として近隣の大名に支配を委託したものもあった。観光地として有名な岐阜県高山市の高山陣屋は、江戸幕府が飛騨国を直轄領として管理するために設置した代官所・郡代役所である。

江戸時代末期に老中首座となった水野忠邦は、天保の改革の一環として上知令（江戸城大坂城の十里四方を天領とする）を発令したため、天領の石高は増えたが、周辺に領地を持つ大名から大きく非難された。
天領の規模の変遷

豊臣政権末期には、全国検地高1850万石余の内、12.2%に相当する222万3641石余が豊臣氏の蔵入地であった。一方徳川氏の関東入国当時の蔵入地の実態は明らかではないが、所領伊豆・相模・武蔵・上総・下総・上野の六か国240万石余のうち、100?120万石が直轄化されていたと推定されている。関ヶ原の戦いののち、豊臣氏の蔵入地の接収を含む没収高622万石余が論功行賞の加増・加転に、さらに徳川一門や譜代大名の創出、直轄領の拡大に当てられているが、江戸幕府の直轄地も、初期においては豊臣氏のそれと大差なかったものと考えられ、江戸幕府成立時点で230?240万石が幕府直轄領であったと考えられる。

上方・関東の天領の石高・年貢高に関しては、向山誠斎著『癸卯日記 四』所収の「御取箇辻書付」により享保元年（1716年）から天保12年（1841年）までの年度別の変遷が古くより知られていたが、さらに大河内家記録「御取箇辻書付」[4]の発見により、17世紀中頃からの天領の石高の変遷が明らかになった。それによれば、天領の石高が初めて300万石を超えたのが徳川家綱政権下の万治3年（1660年）だが、寛文印知の前後には300万石を切り、延宝3年（1675年）に至って再び300万石台を回復し、以降300万石を下回ることはない。徳川綱吉政権下になると大名改易による天領石高の増加が著しく、元禄5年（1692年）に初めて400万石を突破し、宝永6年（1709年）以降400万石を下回ることはない。徳川吉宗政権下では無嗣断絶による公収が相次ぎ、享保16年（1731年）には450万石に達し、延享元年（1744年）には江戸時代を通じて最大の463万4076石余となった。その後徳川御三卿が相次ぎ分立することにより、延享4年（1747年）以降天領の石高は減少する。宝暦13年（1763年）から寛政5年（1793年）まで430万石台を維持した後、寛政7年（1795年）?寛政10年（1798年）には再び450万石台に戻るが、その後徐々に石高は減少し、天保9年（1838年）には410万石台に落ちる。天保以降では文久年間の石高の数字が残っており、幕末まで410万石台を維持したと考えられる。

なお個々の年度の石高は史料によって異なり、例えば元禄7年（1694年）の天領総石高は、『癸卯日記』所収の「御取箇辻書付」では395万5560石余とあるのに対し、『近藤重蔵遺書』所収の「御蔵入高並御物成元払積書」では418万1000石余と20万石以上の差がある。また天保9年（1838年）の天領総石高は『癸卯日記』所収の「御取箇辻書付」では419万4211石余とあるのに対し、『天保九年戌年御代官並御預所御物成納払御勘定帳』では419万1968石6斗5升8合9勺9才、天保12年（1841年）の天領総石高は『癸卯日記』所収の「御取箇辻書付」では416万7613石余とあるのに対し、同じ向山誠斎の著作である『丙午雑記』所収の「天保十二丑地方勘定下組帳」では412万2044石3斗0升8合9勺8才と、微妙に数字が異なる。

以下に『大河内家記録』と『癸卯日記』所収の「御取箇辻書付」による天領の石高・年貢高の変遷の詳細を示す。譜代の大名や旗本への加増・改易・減封や臨時の役知の支払いは天領を切り崩して行われるため、天領の所領・石高は年度毎に必ず変動する[5]。

「御取箇辻書付」による天領総石高・年貢高の変遷
（慶安4年（1651年）?天保13年（1842年））和暦年 / 西暦年石高 (石余)年貢高 (石余)内米 (石余)内金 (両余)
 
慶安4年[注1 1]16511,590,910665,280
承応元年[注1 1]16521,602,290598,320
承応2年[注1 1]16531,610,910608,760
承応3年[注1 2]1654
明暦元年[注1 2]1655
明暦2年[注1 3]16561,224,900427,120275,20060,769
明暦3年16572,925,4701,119,530966,03061,390
万治元年16582,916,5401,033,550887,97058,220
万治2年16592,918,6001,114,270966,95058,920
万治3年16603,064,770979,050837,21056,730
寛文元年[注1 3]16611,132,750422,390274,94058,980
寛文2年16622,734,3901,099,600957,27056,940
寛文3年16632,663,100880,760764,49046,505
寛文4年16642,793,3601,073,170918,90054,205
寛文5年16652,829,9501,053,970897,76054,960
寛文6年16662,872,2201,033,310892,33048,810
寛文7年16672,900,9501,042,360895,67051,089
寛文8年16682,852,6301,010,610904,18036,820
寛文9年16692,925,450965,900815,30053,140
寛文10年16702,994,6601,057,460902,17053,120
寛文11年16712,974,7501,130,750971,39054,720
寛文12年16722,882,9501,031,520854,79061,050
延享元年[注1 3]16731,406,560465,940297,00058,760
延享2年[注1 3]16741,432,720427,730264,37056,070
延享3年16753,136,2701,074,890876,80069,520
延享4年16763,106,2501,110,620831,19073,910
延享5年16773,096,6301,196,460969,52080,940
延享6年16783,130,1601,200,400985,59077,380
延享7年16793,007,2001,121,840948,55068,900
延享8年16803,262,250942,590740,44079,110
天和元年16813,401,2701,026,270851,75069,390
天和2年16823,640,2001,269,8801,013,72092,300
天和3年16833,210,5601,116,150839,110100,340
貞享元年16843,433,7701,177,310910,96097,710
貞享2年16853,414,1301,094,570869,50093,630
貞享3年16863,554,9301,218,940961,18997,380
貞享4年16873,731,4001,179,030942,23089,200
元禄元年16883,813,0001,242,320981,83096,940
元禄2年16893,972,9101,348,2701,061,690107,350
元禄3年16903,880,0001,385,8201,101,120106,130
元禄4年16913,971,3001,353,5801,078,510102,390
元禄5年16924,013,8401,402,1201,114,410107,809
元禄6年16934,034,4901,307,7401,034,370101,710
元禄7年16943,955,5601,315,4801,058,51096,610
元禄8年16953,887,1801,276,3701,000,470102,990
元禄9年[注1 4]16964,136,9001,314,830
元禄10年[注1 4]16974,346,5001,386,400