到隋唐五代，又回到秦漢的郡縣兩級制。
　　隋初，隋文帝為改變南北朝時期州、郡、縣三級體制過于分散的狀況，根據“存要去閑，并小為大”的原則，開皇三年（公元583 年）裁并州郡，取消郡一級建制，實行以州統縣，使東漢末年以來實行的三級地方政制，重新恢復為州、縣兩級制。隋煬帝大業三年（公元607 年），又改州為郡，以郡統縣，并分郡為上、中、下三等。另設司隸和刺史分部巡察，主掌監察。經裁并，省境共設16郡、76縣。同北周時相比，裁抗了22個州、40個郡、28個縣。當時設置的16個郡是：安定郡（今平涼地區一部和鎮原縣）、北地郡（今慶陽地區一部和陜西省彬縣、寧夏回族自治區固原縣北）、弘化郡（今慶陽地區東北部）、平涼郡（今平涼地區西北部和寧夏回族自治區固原縣一部）、天水郡（今天水市部分地區）、隴西郡（今定西地區一部和秦安縣東北部）、金城郡（今蘭州市、臨洮縣）、包罕郡（今臨夏大部、臨洮縣南部和青海省樂都縣南部）、武威郡（今武威地區一部和永登縣南部）、張掖郡（今張掖地區一部和酒泉縣）、敦煌郡（今敦煌 、安西和玉門市一部）、漢陽郡（今禮縣大部）、臨洮郡（今岷縣和甘南藏族自治州部分地區）、宕昌郡（今宕昌和舟曲縣部分地區）、武都郡（今隴南地區部分地方）、河池郡（今隴南部分地區和陜西省鳳縣）。
　　唐朝，初改郡為州，唐玄宗時又改州為郡，祜肅宗時再改郡為州，終唐之世，仍為州、縣兩級制，郡只是地理區域的名稱。按照唐的定制，州分輔、雄、望、緊、上、中、下七等，縣分上、中、下三等。類似這樣的劃分，一直延續到清代。當時省境共設22州，轄67縣。全省設置的州是：秦州（今天水市）、河州（今臨夏市）、渭州隴西郡（今隴西、渭源、武山、漳縣）、蘭州（今蘭州市皋蘭縣）、階州（今武都縣）、洮州（今臨潭縣）、岷州（今岷縣和臨潭縣南部）、疊州（今臨潭縣西南和白龍江上游）、宕州（今舟曲以西、宕昌東南）、涼州（今武威市、金昌市、古浪縣）、沙州（今敦煌縣）、瓜州（今安西縣）、甘州（今張掖市、山丹縣）、肅州（今酒泉市玉門市）、涇州（今涇川、靈臺、平涼市、鎮原縣）、原州（今平涼市西北和寧夏回族自治區固原縣）、渭州（分原州平涼縣置，今平涼市）、寧州（天寶元年即公元742 年改北地郡置，今寧縣、正寧和鎮原縣東部）、慶州（今慶陽地區大部）、鳳州（今兩當、徽縣和陜西省鳳縣）、文州（今文縣）和狄道府（今臨洮縣西）。除了行政，唐代還設有監察區。唐太宗貞觀元年（公元627 年），依山川形勢分全國為10道（唐玄宗元二十一年即公 元733年增為15道），甘肅置隴右道，治鄯州（今青海省樂都縣），兼屬關內道（治長安）、山南西道（治梁州）。主要是監察非法，道的長官為采訪使，由中央委派，事畢即回。唐睿宗景云元年置河西節度使，景云二年從右道中分置河西道。唐玄宗開元年間，河西、隴西均置節度使，實際上成為地方最高軍政長官，無所不統。唐肅宗乾元元年（公元758 年）以后，改道的長官為觀察使，蟥理民政，行使部分行政職權，其后逐漸變成州上的一級政區。貞元以后，唐朝政府悉調西北戎軍平定“安史之亂”，漢唐以來成為東西交通咽喉之地的河西走廊空虛，蕃乘機占領河西，先后攻陷甘、涼、肅、瓜、沙和熙、河、洮、岷、宕等州，控制河隴地區前后約八九十年之久。五代時期，后梁占有甘肅之一部，后唐約有秦、階、成、涇、原等州，后晉據有武州（今環縣），后周有秦、階、成州，前蜀占據甘肅的東南部。