秦昭襄王二十八年至三十五年（公元前279年至前272年）始置隴西郡，郡治狄道（《水經注》、《后漢書•西羌傳》）。狄道即今臨洮縣，今定西地區全境均轄于隴西郡。隴西郡因其郡治位于“隴水”、“隴坻”之西，故名“隴西”（《水經注》并引東漢應劭注）。隴西郡為今甘肅省最早的建署之一也是今定西地區設郡之始。

秦漢時期（公元前221年—公元250年）:

秦始皇二十六年，（公元前221年）統一中國，秦朝的疆域“西至臨洮羌中”（《史記秦始皇本紀》），臨洮即今岷縣，羌中即今甘南。臨洮縣為今岷縣境內設縣之始。

秦始皇于統一后采取了一系列軍事，政治、經濟、文化、措施、加強了中央集權，分全國為三十六郡，郡下設縣。當時，今定西地區地域仍屬隴西郡轄，郡治狄道。隴西郡轄狄道（治今臨洮）、枹罕（治今昔對比天水）、下辨（治今成縣）、西（治今西和、禮縣境內）7縣。

秦亡漢興，漢承秦制。漢高祖二年（公元前205年）得隴西郡地。新設安故（治今臨洮縣南安下川）、氐道（今禮縣西北）、首陽（治今渭源）、原道（轄今隴西東部與武山縣）予道（今岷縣西南）羌道（治宕昌及舟曲境內）、襄武（治今隴西）、大夏（治今廣河）。

隴西郡轄縣包括原秦置狄道、氐道、臨洮、羌道西上邽及新置的大夏、安故、首陽、襄武予通共轄11縣，設有“鐵官”、“鹽官”專事鐵鹽經營。于臨洮縣設南部都尉管理羌戎等少數民族。首陽縣是今渭源縣設縣之始，襄武縣是今隴西境內最早設的第二個縣。

漢武帝元鼎三年，（公元前114年）從隴西郡分劃出東北部分置天水郡，郡治平襄（今通渭），轄有隴山以西的平襄、阿陽（治今靜寧南）、街泉（治今莊浪東）、隴縣（治今大隴山西）、清水（治今清水）、略陽道、戎邑道、綿諸道、罕稈、蘭干、望桓（今天水）、冀縣（治今甘谷）、原道（轄今隴西東及武山縣）、勇士（轄今榆中、定西、治今榆中縣青城鄉），本捷共16縣。設騎都尉于原道縣密艾亭，并設屬國都尉于勇士縣滿福（治今定西縣巉口鎮），管理歸附漢朝的匈奴等少數民族事務。又設“秦亭”于隴山西面以聯系“隴關”，便利郵置。平襄縣為今通渭縣境內設縣之始，天水郡屬國都尉治滿福為今定西縣有建置之始。

漢武帝元封五年（公元前106年，全國設13個刺史州部），每部州設刺史一員，巡行郡國，督察地方官吏和豪強。隴西、天水二郡隸屬涼州刺史部轄。

王莽新朝（公元9年—公元23年）托古改制，變更郡縣名稱，改隴西郡為厭戎，狄道為“操虜”、氐道為“亭道”、予道為“德道”、大夏為“順夏”、襄武為“相桓”、西縣為“西治”；改天水郡為“填（鎮）戎”、平襄為“平相”、戎邑道為“填（鎮）戎亭”、望桓為“望亭”、冀縣為“冀治”、勇士為“紀德”、清水為“識睦”、蘭干為“蘭盾”。

劉玄更始元年（公元23年）成紀人隗囂等起兵于天水郡成紀縣，攻下郡治平襄，繼而占領隴西、金城等郡，建立割據政權。

東漢三國時期（公元25—265年）:公元25年，劉秀建立東漢政權，恢復王莽所改郡縣之名。建置由原郡縣二級改為移治州、郡縣三級。東漢光武帝建武十年（公元34年），劉秀蕩平隗囂割據政權，隴西、天水二郡歸漢。涼州刺史部駐隴西縣（今張家川）、隴西、天水二郡乃屬于涼州刺史部轄。漢明帝永平十七年（公元74年），天水郡平襄移治冀縣（今甘谷），并將原轄于隴西郡的上邽縣劃歸天水郡轄。漢章帝建初元年（公元76年）從襄武縣南部移置鄣縣（今漳縣）。漢靈帝中平五年（188年），改州刺史為州牧，將原郡縣二級改為州、郡、縣三級制。漢獻帝建安中期（196—220）從漢陽郡移置南安郡。

隴西郡治狄道轄十一縣：狄道、安故、氐道、首陽、大夏、襄武、臨洮、枹罕、白石、鄣、河關（在今臨夏境積石山縣）。襄武縣有五雞聚、臨洮縣境內有洮河流域索西城，建初二年（公元77年）筑，徙（南部都尉駐此），又有望曲谷（臨洮西南部）龍桑城（在臨洮東北）。漢安帝永初四年（公元110年），三月又因羌漢戰爭，將隴西郡治由狄道遷于襄武縣。漢安帝延光二年（公元124年）秋，隴西郡治復還狄道。襄武作為隴西郡治歷14年。

南安郡，治原道縣（今隴西東南），領3縣：原道、新興（今漳縣、武山境內）、中陶（今隴西東南、漳縣境內）。

東漢時期，（公元25年—220年）漢陽郡轄13縣，其中平襄（治今通渭）、勇士（轄今定西縣北部）、原道（轄今隴西縣東部及定西縣東南部）、顯親（治今秦安縣金城鄉）、成紀（治今靜寧縣李店鄉）四縣地轄今定西地區北部地域。