河西陇右地区在隋末大乱时，先后为地方割据势力薛举和李轨所占有。唐高祖武德二年 （619年） 平定李轨，据有青海东部等地（见李轨割据）。唐袭隋制，仍设鄯、廓2州，但辖县有变化。天宝初鄯州共有5794户、28069人，廓州有4170户、29722 .鄯、廓2州辖区之外仍是吐谷浑与党项诸羌地。唐初，吐谷浑不断在沿边攻掠。太宗贞观九年 （635年）， 唐派李靖等率大军征讨吐谷浑，将吐谷浑变为唐之属国（ 李靖西征吐谷浑） .十四年，唐以宗室女弘化公主妻吐谷浑主诺曷钵。这时吐蕃帝国兴起，一再向唐求婚。贞观十五年唐以文成公主嫁吐蕃赞普 （ 君长 ） 松赞干布。唐蕃和亲为汉蕃两族人民的和好往来奠定了基础。但吐蕃正处在向外扩张时期。高宗显庆五年 （660年）， 吐蕃开始大举进攻吐谷浑。唐未采取及时有效的救援措施，龙朔三年 （663年） 吐谷浑国亡。咸亨元年（670年）， 唐遣薛仁贵等率大军讨击吐蕃，然而大非川之役唐军失败，助吐谷浑复国的希望破灭。后吐谷浑王室被安置到今宁夏境，唐在浩门河 （今大通河） 流域置合门府安置留居祁连山南北的吐谷浑部。吐蕃得到吐谷浑故地后，开始了对青海广大牧区的占领。原役属吐谷浑的党项诸部、其他羌种有的降唐内迁，留居故地者都成了吐蕃属部，定期向吐蕃交纳贡赋，应征兵役。唐蕃关系虽以和好交往为主流，但双方争战仍很频繁。唐为了防御吐蕃的攻击，先是在部州都督府下不断增设军、守 捉、城等，玄宗开元二年 （714年） 设陇右节度使区，所辖边防军单位陆续增加到20多个，主要有河源军、积石军、临洮军、白水军、安人军、振武军、威戎军、绥和守捉、合川守捉、宁塞军、临蕃城等，共管兵7.5万人，以备御吐蕃。为解决军粮问题，约于仪凤年间 （676~679年） 在河湟地区开始屯田，到永隆初黑齿常之任河源军大使时屯田面积达到 5000余顷，粮食年产量最高时达100余万石（见唐代河湟屯田） .吐蕃为与唐军对峙，也在青海境相应设置了不少军事单位，如石堡城 （铁仞城） 、大莫门城、九曲军、渔海军、青海节度使等。唐蕃之间基本上以赤岭、黄河为界，但不同时期又因双方军事力量的强弱变化而略有伸缩。天宝十四载 （755年）， 安史之乱发生，哥舒翰率河西、陇右两节度使区精兵东守渲关，西部边境空虚，吐蕃乘机攻占了包括今青海东部在内的广大陇右地区。吐蕃将占领区唐人沦为奴仆，对他们强制实行民族同化政策。驱迫壮者为其作战，把他们的眷属留在后方作人质，同时从事农牧业生产。9世纪中叶，吐蕃王室分裂，贵族权臣自相火并。驻河陇地区的军官将领尚婢婢、论恐热等互相混战，对河陇地区经济社会造成极大破坏。河陇人民在 沙州汉族人张议潮领导下乘机起义。宣宗大中五年（851年）， 鄯、廓、兰、河等11州地复归唐有 （见张议潮起义） .在此前后，由吐蕃随军奴隶演变而来的榅末人形成一定的势力。张议潮死后，唐和吐蕃都不能有效控制河湟地区。榅末人参与吐蕃平民奴隶暴动后，一度控制了河湟等地区的局势。唐末五代，青海地区处在分散的地方割据势力和大小宗教首领的统治之下。
隋唐时期鄯、廓2州辖下的编民以经营农业为主， 其赋税摇役等与中原地区大致相同。吐谷浑、吐蕃、党。项羌等以畜牧业经济为主。吐谷浑人饲养的青海骢十分着名。吐谷浑与隋、唐都曾有过长期的互市关系。唐与吐蕃曾以赤岭为互市地点。唐以丝织品、茶叶等与吐蕃交换马匹等。隋唐时交通邮驿业有一定发展，唐蕃古道被后世誉为沟通汉藏两族联系的“黄金桥” .纵贯青海境的逻些沙州道是管理较完善的驿道。唐代佛教盛行，一般认为今西宁北山的两尊露天金刚像雕成于唐代。诗人高适 （702~765 年 ） 和敦煌佚名氏等写下了不少有关青海的诗作。
唐末五代至宋初，青海地区处在吐蕃地方割据势力和大小宗教首领的分散统治之下。10世纪末至11世纪初，河湟吐蕃逐渐形成几个较大的部落集团，各部落集团听命其大首领。如河州有耸昌厮筠，宗哥（今乐都）有李立遵，邈川有温逋奇等。这些大首领均图谋发展势力，吞并对方，统一河湟洮地区。于是吐蕃王朝时期赞普之后裔角厮罗成了他们争相拥立以号令诸部的对象。宋真宗大中祥符（1008-1016 年）初年，李立遵在廓州尊角厮罗为赞普，标志着河湟吐蕃政权一一角厮罗政权的诞生。此后角厮罗既是人名又是政权和部族名称。角厮罗本人早年被大首领们争夺拥立只是当作旗帜、愧儡，而这些大首领们在互相争夺过程中势力均遭削弱。后角厮罗摆脱大首领们的控制，约于11世纪30年代中期将政治中心迁至青唐城，从此，角厮罗政权逐步走向兴盛。角厮罗辖地主要是河湟洮地区，盛时幅员3000余里，今青海全省皆在其辖区内。境内以吐蕃人为主体，还有党项人、汉人、回鹘人以及侨居的西域商人等，人口最多时近百万。角厮罗经济的主要产业是畜牧业，其次为农业，手工业中最负盛名的是锻造铁甲。角厮罗利用丝绸之路北道为西夏控制后，许多商人苦于西夏人的盘剥而改行青海道的有利条件，大力发展商业贸易，青唐城一时成为繁荣的商业都市 （见角厮罗贸易）， 角厮罗也因此增强了经济和军事实力。角厮罗的强盛及其所处的重要战略地位，引起周边民族和国家的高度重视。宋、辽、西夏皆谋与之建立关系。角厮罗政权与宋、西夏、辽以及回鹘、西域都有交往，与宋的关系尤为密切。角厮罗政权前后存在近百年，共传6主，历代国主都接受宋朝的封赐，北面称臣，在实行联宋抗夏的基本国策的同时，又保持一定的独立性。角厮罗曾与辽、西夏、回鹘联姻，与宋、西夏都有过战争和边事纠纷。宋哲宗元符二年 （1099年）， 宋洮西安抚使王赡率部进占湟水流域，在青唐建部州，在邈川建湟州。但由于遭吐蕃人的反抗，加之粮饷困难，宋军被迫于次年撤出了湟水流域。徽宗崇宁二年 （1103 年）， 宋军在王厚统领下，再次攻取湟州。次年收复鄯州、廓州，并改鄯州为西宁州，角厮罗政权宣告解体。 （ 见河湟吐蕃政权 ） 宋又陆续建积石军、震武军。宋在熙河兰湟路置蕃学，对吐蕃贵族子弟实施儒学教育；在河湟地区招募弓箭手垦田戌守，修浚渠道，恢复和发展农业经济。钦宗靖康二年 （1127年）， 北宋亡。次年，宋军陆续退出青海东部，将地方交给角厮罗后裔益麻党征 （ 赐名赵怀恩 ） 主持。金太宗天会九年 （1131年）， 金兵攻占河湟地区。西夏崇宗大德二年 （1136年）， 西夏攻占金乐州、西宁州，次年又遣使携重金请金国将青海东部割让给夏国，金同意将乐、廓、积石3州割让给夏。夏将积石州更名祈安城。后来金在河州西部另析置积石军，金夏在黄河之南约以隆务河为界。1182 年，金升积石军为州。金哀宗正大四年 （1227年）， 蒙古军在成吉思汗率领下逆黄河而上攻取积石州后，又分兵攻占西夏的西宁等州 （ 见金夏河湟之争 ）。元世祖中统二年 （1261年） 设西夏中兴行中书省 （ 后改称甘肃等处行中书省 ）， 青海湟水中下游地区为甘肃行省西宁州地。至元 （1264-1294 年 ） 初 （一说 1253年）， 设吐蕃等处宣慰使司都元帅府，治河州，隶宣政院，辖青海地区 （湟水中下游除外） 、甘肃西南部及四川北部部分地区。其辖区内今青海境元时还设有积石州元帅府、贵德州、必里万户府等。元代将宋、夏时的乐州、廓州并入西宁州。柴达木盆地西北部则归甘肃行省沙州路辖。元代实行分派宗王镇守地方的政策。元初，忽必烈封其第七子奥鲁赤为西平王，镇戍川藏甘青地区。奥鲁赤的子孙镇西武靖王一系就驻在朵思麻地方。元初，西宁地区为章吉驸马封地，至元二十四年（1287年） 封章吉为宁濮郡王，镇守西宁州。仁宗延祜四年 （1317年） 封章吉之弟脱脱木儿为歧王，后又封速来蛮等为西宁王，接替镇守西宁地区。元顺帝时，封卜烟贴木儿为宁王，镇守柴达木盆地及其迤西地区。元代青海地区依然以畜牧业经济为主，兼营农业。牧场归封建领主所有，牧民被固定在一定范围内从事生产。 东部宜农区经营小规模农业，通行封建租佃关系。据 《元史·食货志》载，至元八年 （1271年 ） 时，西宁州的税粮标准是旱地每亩3升，水地每亩5升。二十三年，设西宁州等处拘榷课程所，负责税收和财政转运事宜。元代驿传制度号称发达，朵思麻地区为元通往乌思藏 的驿道所经，使者、僧人、商旅往还频繁。元朝在积石州、贵德州等处各置有脱脱禾孙站，但青海境内驿站数目没有明代多 （见站赤）。元朝由于马匹易得，茶马互市不盛行。世祖忽必烈曾派都实探查河源，后形成〈河源志》。元代青海主体民族是藏族，还有汉、蒙古、回纥等族人。元时突厥族乌古斯部落中撒鲁尔部的一支从中亚展转迁徙，至今循化撒拉族自治县一带定居下来，后来形成撒拉族。回族先民从中亚一带大批迁入，他们大多是蒙古军队的 “西域亲军”和随军工匠、商人及其家属，后来形成甘青地区的回族。元朝推行“因其俗而柔其人”的民族政策，扶植和利用藏传佛教为其统治服务。僧人多被任命为各级地方官，并准予世袭。除推崇佛教外，对伊斯兰教也给予优遇。元在包括青海在内的广大民族地区成功推行了政教合一的统治制度。
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