前后持续了100多年，声势浩大，给统治阶级以沉重打击，统治根基为之动摇，羌汉人民也作出了巨大的牺牲。献帝建安中（196－219年），东汉在湟水流域新置西平郡(治西都县，在今西宁市)，领4县，加强了对青海东部地区的控制。（见东汉羌人大起义）
两汉时，随着社会经济的发展和中央集权国家的巩固，民族间的交往和联系趋于频繁。接连不断的羌汉战争使许多羌人被迫内迁、西迁和南迁，大批内地汉人通过从军、屯垦、任官、移民等形式进入或长住于青海地区，民族间交错杂居的局面逐步形成。两汉在青海东部湟水、黄河两岸实行军屯或民屯，并逐步扩大屯田规模，戍卒和内地移民把较先进的生产耕作技术、生产工具和作物品种等不断带人青海地区，使这里的农业生产出现了使用铁器、施行农田水利等现象，这是青海农业发展史上的进步(见曹凤屯田、侯霸屯田、上官鸿屯田、马续屯田)。两汉时，青海水陆交通得到开拓性的发展。羌汉战争中广泛使用木车，黄河、湟水上出现古渡、桥梁。东西横穿青海境内的羌中道(亦称青海道)，是丝绸之路的组成部分，当通向西域的河西走廊被阻隔时，便可绕道羌中道，使中西交通仍然畅通。邮驿事业开始得到发展，西汉时青海出现当地最早的邮亭，驿路东通金城(今甘肃兰州西)，西通环海，北连河西，南至黄河流域(见汉代河湟邮驿)。在河湟地区交通线旁的高山上和环湖地区建有障亭燧，一有军情，烽火相通，在军事活动中发挥着神奇的作用。
魏晋南北朝时期，东汉献帝建安十九年(214年)，曹操手下大将张郃率军进入今青海东部，河湟地区从此纳入曹操势力范围。但魏军遭到以麴氏为代表的西平豪门地主的多次反抗(见麴氏叛魏)。魏、蜀、吴3国鼎立的局面出现后，自曹魏太和四年(230年)起，魏、蜀双方又展开了争夺河湟地区统治权的战争，蜀汉凉州刺史魏延率军“西入羌中”，与曹魏雍州刺史郭淮在今甘肃甘南藏族自治州与青海黄南藏族自治州地大战。正始四年(243年)，蜀汉以镇西大将军姜维接替魏延“领凉州刺史”，数年后与魏军大战于“洮水之西”。与此同时，河湟地区的羌族与匈奴首领纷纷相结叛魏，“围攻城邑，南召蜀兵”。羌酋峨遮塞在今青海民和黄河沿岸阻击魏军；匈奴族首领治无戴也在今青海海北藏族自治州海晏县北部抗击魏军，失败后逃往蜀汉。正始十年(249年)，姜维进攻西平，不克而退。嘉平六年(254年)，蜀军攻占狄道(今甘肃临挑)、临挑。(今甘肃眠县)、河关(辖今青海贵德、循化)，迁3县民户人蜀。此后，双方在今黄河以南甘、青交界地区进行拉锯战，直到蜀汉灭亡为止(见蜀魏河湟之争)。
晋王朝建立后不久，鲜卑族和匈奴族的一些部落先后自北方入塞。落居于今甘肃河西走廊东部地区的鲜卑各部及匈奴人，由于不堪地方宫吏的歧视与压迫，在秃发树机能的率领下，发动了河西鲜卑长达10年的反晋战争，并一度攻占凉州首府姑臧(今甘肃武威)。凉州地区的羌人各部纷纷响应，羌酋柯成泥也曾攻占西平与浩门，使西晋王朝在凉州地区的统治陷于中断。武帝咸宁五年(279年)，河西鲜卑被新任武威太守马隆率兵击败，西晋王朝恢复了对凉州地区的统治。惠帝永宁元年(301年)，晋以张轨为凉州刺史。晋王室南迁以后，凉州成为北中国惟一由汉族官吏统治的一个州。不久，西平太守曹桂企图推翻张轨取而代之。张轨遂于怀帝永嘉五年(311年)遣其子张宴率军南下，攻击曹挂。自此，青海东部河涅地区直接纳入张氏父子的统治之下(见曹桂之乱)。东晋穆帝永和元年(345年)，张轨孙张骏自定年号，设置百宫，建立了“前凉”，河湟地区成为前凉王国的一部分。孝武帝太元元年(376年)，氐族苻氏建立的前秦帝国攻灭前凉，结束
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