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著名。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。
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。
明洪武初，明军在副将邓愈率领下进人河湟地区，西宁地区故元势力纷纷降明，明廷即于洪武六年 (1373年)， 改元西宁州为西宁卫，卫下辖中、左、右、前、后 5 个千户所。又于碾伯 (今乐都) 设置碾伯守御千户所，改元贵德州为归德守御千户所，在河州卫所辖今循化县一带设置积石州千户所。在进行卫所设置的同时，明朝为了加强控制，在河湟地区实行土汉参治的治理政策，此为明王朝治理青海政治举措中的一大特点。另外，在今青南广大游牧地区则设置若干羁縻卫所。洪武四年以元必里万户府之地置必里千户所，成祖永乐元年 (1403年) 升为必里卫。洪武六年在今川青藏交界地区设朵甘卫，次年升为朵甘行都指挥使司。此外，在柴达木盆地撒里畏兀儿人居住地区设置安定、阿端、曲先、罕东4卫，由西宁卫节制，史称“西宁塞外四卫”。宣宗宣德九年 (1434年) 在今玉树州通天河流域设必里术江卫。这些羁縻卫所均由部落首领担任卫宫，部落内部准其因俗而治。
在军事上，明代后期，与卫所系统平行的，还有一套镇戍系统官职，有总兵、副总兵、参将、游击、守备、把总等，所统之兵称为“营兵”， 后来成为地方驻军的主体。另有防守官系统，共驻防13处。孝宗弘治元年(1488年) 设整饬西宁兵备道，由陕西按察副使充任，常驻西宁，兼管凉州、庄浪、镇番、古浪等卫所，有权调动卫所管军，还握有吏治和刑狱大权。
明代青海地区土地占有关系比较复杂，不同时期又有一些变化。大体而言，东部农业区以国有屯田及封建领主 ( 或地主 ) 和寺院的土地所有制为主要形式，以零星的自耕农土地作为补充。西部、南部牧业区是部落领主占有制。明代河湟地区的屯田以军屯为主要形式，屯田所获就近供军，这对保证西北边疆的安定起到了一定的积极作用 ( 见明代河湟屯田 )。由于屯田的开展，相应地也出现了移民现象，并直接影响到今天青海民族的构成和分布的格局，同时也带来了中原地区先进的生产技术，促进了青海农业的开发。明代前期，青海畜牧业经济比较发达，洪武末年实行金牌制后，出自青海境内的马匹就约占当时金牌纳马总数的 78%。
自明中期以后，东蒙古人居青海，战乱频繁，畜牧业生产遭到很大破坏。明代，除藏、蒙古各族以部落或帐户为单位经营的畜牧业外，在青海境内又置牧马监苑，牧养官马。成祖永乐四年置甘肃苑马寺于碾伯，辖6监，其中甘泉、祁连、临川、宗水4监在青海境内，牧马达6万余匹。明政府又承袭唐宋以来与西北少数民族实行茶马互市的做法，专设西宁茶马司，实行茶叶专卖。而明时的茶马贸易又有别于前代，即实行差发马制，利用官方控制的特殊贸易形式，加强对少数民族经济的控制。因此其实质与唐宋时期自由交换的荼马互市有所 不同。随着农业、牧业和商业贸易的发展，明代青海的交通事业也得到较大发展，西宁卫置有7驿、5递运所、14急递铺，河州西南甘青藏区曾置有“山后七驿”( 又称纳邻七站 )， 初步形成了四通八达的驿道网 ( 见西宁卫驿路 ) 。
青海是个多民族地区，除自宋元时活跃于青海的“吐蕃”( 明时称“西番”) 外，又有西海蒙古势力入居青海，并逐渐发展成为青海境内一个重要的民族成分。另外，自唐宋以至元代就已出现的回民，到明时已作为一个民族整体正式形成并扎根于甘青一带。自元代撒拉人先民迁徙循化后，经过不断补充和吸收新的成员，到明代中叶，撒拉人口已达“男妇一万名口”， 逐渐形成为一个新的民族共同体。另外，元末明初 ，“西宁州土人”之称普遍见于史籍，虽然直到民国时期人们仍然称其为土人，中华人民共和国建立后才正式定名为“土族 ”， 但在明代，土人作为一个民族实体即已基本形成。明代，曾出现了一位著名的宗教改革家，即宗喀巴，他创立了藏传佛教一个新的派别格鲁派 ( 俗称黄教 ) 。黄教一经创建，就在藏区广泛传播，其势力几乎垄断了整个青海藏族地区，并对青海的政治、文化产生了深远的影响，明王朝通过它有效地维持并实施了对广大牧区和少数民族的封建统治。
青海地处边卫，文化落后，明初尚无学校设立，至宣德年间经多方奏请才设立西宁卫儒学。另外在西宁、碾伯二地又有民间自立社学2处。明时青海也曾出现了一些著名的边塞诗人，如西宁卫人张问仁。另外也有曾在青海任职的官吏及曾来青海的文人如刘敏宽、龙膺、石贾、万世德及僧人宗油等也都留下不少描写青海的诗赋。此外，张芝的嘉靖《西宁卫志》 ( 已佚 ) 和刘敏宽、龙膺篡修的万历《西宁卫志》开创了青海地区编史修志的先河。而藏土回蒙汉等民族共同创建的寺院建筑与绘画艺术，也都具有相当高的艺术价值，为中华民族宝贵的文化遗产。
明代末年，李自成起义军贺锦部曾挥戈西进，控制西宁地区达1年之久，势力达青海湖地区。贺锦在西宁不幸遭地方豪强势力杀害。随着清王朝的建立，大顺军在西宁地区的活动也宣告终结。
清初，基本沿用明朝统治制度。清廷重新任命相继投降清朝的原有士官为世袭土司，使 其成为维护封建统治的重要力量。世祖顺治十五年 (1658年) 改西宁副将为西宁镇总兵，加强了对青海东部地区的军事戍守。康熙、雍正时，清廷多次对割据新疆不断进行分裂活动的准噶尔部噶尔丹等用兵，在柴达木盆地西部增设卡伦，派兵防守。
噶尔丹败亡后，青海蒙古诸台吉归顺清朝。圣祖康熙三十六年 (1697年) 十一月，青海厄鲁特蒙古首领达什巴图尔 ( 固始汗之子) 偕诸台吉入京觐见，清廷封达为和硕亲王。康熙五十七年 (1718年)， 皇十四子允褆出任抚远大将军，率清军从青海分南北两路进军西藏，驱逐侵藏准噶尔部军。事平之后，清廷不再晋封青海蒙古首领为西藏汗王，并对青海和硕特蒙古贵族罗卜藏丹津 ( 固始汗之孙 ) 的权势实行限制和防范，这便引起了罗卜藏丹津的极大不满。世宗雍正元年 (1723年)， 罗卜藏丹津以“恢复先人霸业”为口号，发动叛乱。次年，清廷遣抚远大将军年羹尧、四川提督岳钟琪率大兵进剿。
平息叛乱后清廷采纳了年羹尧所奏《青海善后事宜十三条》和《禁约青海十二事》，对青海的地方建制作了较大调整，采取多种措施全面加强了中央集权：1雍正初，清廷设钦差办理青海蒙古番子事务大臣 ( 简称青海办事大臣 )， 直隶 中央“理藩院”， 管理青海少数民族地区和蒙藏两族事务。2将青海蒙古编为29旗，各旗由札萨克 ( 旗长 ) 统领，划定各旗游牧地界；清查青海藏族户口，委任千、百户，将藏族部落原隶蒙古部落改为由就近地方官府管辖。3雍正二年，改西宁卫为西宁府，下设西宁县、碾伯县和大通卫。至道光九年 (1829年)， 东部河湟地区的行政建制为1府3县 ( 西宁、碾伯、大通厅 ( 巴燕戎格、丹噶尔、循化、贵德 ) 。4建立祭海会盟制度，由朝廷派员主持祭祀青海神，并对黄教寺院进行整顿。5 雍正五年，设大通镇总兵 ( 驻今门源回族自治县，十三年改为副将 )， 并在西宁、北大通、贵德、循化等地增添马步守兵，加强了军事力量的配置。 (见平定罗卜藏丹津叛乱 )