传说舜的时代，曾将三苗流放到羌人聚居区三危之地，后融入羌人之中。据史载，约战国初秦厉共公在位时（公元前476－公元前443年），羌人无戈爰剑被秦掠去为奴，后逃回河湟地区，将从秦人那里学得的先进农牧业生产技术传播到广大羌人中，羌人很快兴盛起来，无戈爰剑的后代世袭作羌人部落联盟的首领。秦献公时，河涅羌人向今四川、甘肃、西藏、新疆南部等处迁徙，形成许多新的种落。秦孝公曾派太子驷率领包括河湟研种羌首领在内的戎狄92部落酋长朝觐周显王。秦始皇时（公元前221－公元前210年），修长城以界西羌，西羌势力在继续发展。汉代以前，青海羌人以畜牧业经济为主，兼营农业，手工业和商业有所发展，仍处在原始社会末期阶段。
两汉时期，汉初，生活在青海地区的羌族游牧部落有数十个，羌人过着“逐水草而居”的生活，主要从事狩猎及原始畜牧业和农业生产。因北方匈奴强大，故河湟羌人臣服于匈奴。原居河西走廊的月氏人遭匈奴攻击后被迫西迁，少部分逾祁连山南迁到湟水流域与羌人杂居，史称湟中月氏胡。元鼎六年（公元前111年），汉武帝遣将军李息、郎中令徐自为率军镇压河湟羌人起义，汉军深入河湟，西逐诸羌，并置护羌校尉，统领河湟羌人事务（见李息、徐自为平羌）。神爵初，汉宣帝遣后将军赵充国镇压青海先零羌等羌人，汉军采取打击先零、安抚罕·羌的策略，使羌人归附，置金城属国，安置降羌。汉军在湟水流域罢骑屯田，扩大了金城郡的属县，使河徨地区纳入西汉的郡县体系之中。（见赵充国平羌、赵充国屯田）
汉平帝（公元前1－公元5年）时，王莽在今青海湖周围的广大地区设西海郡(治龙夷，今青海海晏县三角城)，强行迁徙内地刑徒和百姓赴西海地区居住，引起了人民的强烈不满。王莽末年，西海郡因羌人反抗而废弃。
东汉时，青海地区的羌人多次参加反抗东汉统治阶级的起义，朝廷在今青海地区设置的郡县极不巩固。东汉时的羌汉战争前后持续了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