漢靈帝中平五年（公元188年）、改刺史為州牧，郡縣更為州、郡縣三級制，安增設南安郡（在隴西縣境內）、轄豲道在今武山境內、中陶（在今隴西、漳縣境內）3縣。

三國時期（公元220年—265年）曹魏分全國為13州，實行州郡、縣三級行政制。魏文帝黃初元年（公元220年）由雍州（治長安）移置秦州。今定西地區地域轄于秦州，當時秦州轄隴西（治襄武）、南安（治豲道）、漢陽（即天水郡，治冀縣）、廣魏（治臨渭、今秦安縣東南）4郡。

隴西郡治襄武縣轄襄武、狄道、臨洮、鄣縣、首陽、安故、大夏、氐道、河關（治今各石山縣）9縣。南安郡治原道。轄原道、新興、中陶3縣。

漢陽郡（即天水郡）治冀縣轄冀縣、顯欒（在今通渭東、秦安西，治今秦安縣金城鄉）、成紀（在今靜寧縣李店鄉），西縣、上邽、新陽6縣。廣魏郡，治臨渭。轄平襄（今通渭）等5縣。

由于魏蜀相爭，曹魏在隴西郡轄地屯兵駐軍，與蜀漢進行拉鋸戰。

西晉時期（265—316年）:晉武帝泰始五年（公元269年）以隴西、南安、天水、略陽（由三國時曹魏廣魏郡改置）武都及涼州金城郡，梁州陰平郡合7郡置秦州治冀縣。太康三年（公元282年）秦州并入雍州治長安（今西安）。太康七年，復置秦州，移治上邽（今天水）。

隴西郡（國）治襄武。轄襄武、首陽、臨洮、狄道4縣；南安郡治原道轄豲道，新興、陶三縣；平襄縣轄于略陽郡（治臨渭）。

晉惠帝元康年間（公元290年—299年），新設狄道郡屬秦州，治狄。轄原隴西郡的狄道、臨洮、河關3縣，新置洮陽、遂平、武街（治今臨洮窯店）、始興、　　第五、真仇6縣。狄道郡共轄9縣。

此時隴西郡僅轄襄武、首陽二縣。

東晉十六國時期（公元317年—420年）今定西地區先后為前涼、后涼、前趙、后趙、前秦、后秦等分裂割據政權所控制，由于當時戰爭頻繁，建置更替，遂使領屬亦很紊亂。

東晉元帝大興四年（321年），隴西太守當勛、南安太守楊韜歸降匈奴族劉曜建立的前趙（都長安），前涼主張茂（都姑藏，今武威）遣將陳珍率羌、氐之眾擊敗前趙劉矅，克復南安郡隸于河州（治枹罕）。

東晉成帝咸和年間（326—334年），前涼主張駿盡有隴西郡地，派秦州刺史王翟鎮守隴西，后隴西人李儼殺大姓彭姚，自立隴右。前涼主張玄靚（335—362年）遣牛霸討伐李儼，隴西郡復歸前涼，仍隸秦州。

氐族符健建秦（351—394年）都長安。東晉太和二年（367年），前秦主符堅遣蔣登率兵5萬，奪取隴西、南安二郡，以要衡為隴西太守，祖珍為南安太守。

前秦置河州治枹罕，轄3郡：隴西郡治襄武，領3縣；武始郡治狄道領1縣、南安郡治原道，領3縣。今定西地區地城為前秦所轄區。

匈奴族石勒建后趙（319—350）都襄國（治今河北邢臺），置秦州，隴西、南安二郡轄于秦州。今定西地區地城為后趙所轄。

羌族姚萇建功立業后秦（公元384—417年），隴西、南安、武始3郡轄于雍州（治長安）。

鮮卑族乞伏國仁建西秦（385年—431年），都苑川（在今榆中境內）。置秦州（在今榆中境內），大夏、武始（治今臨洮）、安固（治今臨洮南部）、隴西（治今隴西）、南安（治今隴西東）等郡轄區于秦州，郡縣時有興廢。今定西地區地域轄于秦州。

南北朝時期（420—589年）:今定西地區為北魏、北固統治地域之一。北魏武帝太平真君八年（447年），廢中陶、祿部二縣（均在今漳縣、武山境內），地歸襄武縣轄。北魏孝文帝太和十年（846年），分全國為38州。今定西地區地域為秦州、河州二州的轄的。隴西郡，治襄武。領襄武、首陽（治今渭源）2縣。南安陽郡治桓道領桓道、新興（轄今隴西、漳縣、武山部分地域）2縣，此二郡轄于渭州。

武始郡，治勇田縣，（在今臨洮縣北部）領勇田（太平真君八年即447年置）、狄道、陽素（在今臨洮境內）3縣。