在战国时期，临沂域内诸封国先后为齐、楚所兼并，至战国末期，南部属楚国，北部属齐国而且齐长城在临沂域内设置的穆陵关是当时的“天下第一关”。

战国末年，楚国在临沂域内设兰陵县，成为山东省境内最早设立的县邑，因荀子在此治邑治学，“兰陵多学”成为这一时代的文化特征。