在魏晋南北朝大部分时间内，青海东部的今黄南藏族自治州、中部的海南藏族自治州及西北部的海西蒙古族藏族自治州地，均属鲜卑慕容吐谷浑子孙建立的吐谷浑王国(河南王国)。这些地区的羌族部落，先后融并于吐谷浑族。吐谷浑在南北朝时期，既与南朝的宋、齐、梁朝密切交往，也与北朝的魏、周遣使往来，并利用南北交往的有利条件，开通丝绸辅道，发展贸易，不但增强了国力，也为古代东西方文化的交流作出了贡献。同时，吐谷浑也先后与西秦、北魏和北周发生多次战争。北魏太平真君五年(444年)，魏军乘吐谷浑内乱，深入吐谷浑腹地，击败吐谷浑，迫使其王慕利延逃往西域占领鄯善(今新疆婼羌)等地，建立了西部吐谷浑。一年后慕利延返回青海复国，以后与魏时战时和。北周为了反击吐谷浑的东侵，也曾多次发动对吐谷浑的战争。北周武帝建德五年（576年)，太子宇文赟乘吐谷浑内乱，亦曾率兵攻占青海湖滨的吐谷浑都城—伏俟城，但终因大军不能在牧区常驻而撤军。
魏晋南北朝时期青海南部今果洛藏族自治州和玉树藏族自治州大部地区，分布着以党项羌为代表的许多羌族部落，他们“每姓别为部落，大者五千骑，小者千余骑，织牦牛尾及山羊毛为屋，服裘褐，披毡为上饰，俗尚武力，无法令，各为生业，有战阵则屯聚，无徭役，不相往来，养牦牛、羊、猪以供食，不知稼禾……元文字，但候草木以记岁时，三年一聚会，杀牛羊以祭天。”在整个魏晋南北朝时期内，社会发展缓慢，处于氏族社会阶段。
隋初，仍保留北周所设鄯州、廓州，废去郡一级建制，并将7县合并为4县。鄯、廓2州只辖河湟一隅，今青海其余广大地区则是吐谷浑和党项等羌的属地。大致以巴颜喀拉山和阿尼玛卿山为界，山南为党项等羌属地，余为吐谷浑地。当时党项诸部落大者5000余骑，小者千余骑，互不统属，大部分役属吐谷浑。吐谷浑自5世纪中叶起势渐强盛，隋初常攻掠骚扰隋边。隋曾多次派兵反击。文帝开皇九年(589年)隋灭陈后，吐谷浑震慑，遣使朝贡，双方开始和好交往。开皇十六年，隋以光化公主嫁与吐谷浑主世伏。次年，世伏弟伏允为主，依俗仍以光化公主为妻。自此吐谷浑朝贡岁至。隋浑联姻将双方友好关系推到一个高峰。隋炀帝继位后，对吐谷浑、西突厥拥遏中西陆路通道的状况深感不满，立志打通西域通道。于是劝诱西突厥铁勒部出击吐谷浑，隋军也乘机掩击配合(见铁勒击浑)。吐谷浑虽遭大败，但隋兵一撤，吐谷浑又复其故地。隋炀帝决定西巡，亲征吐谷浑，打通中西通道。大业五年(609年)，率百官、嫔妃及数十万大军到青海境，曾在西平郡陈兵讲武，在拔延山(属拉脊山脉)围猎演习。后经今西宁、大通，渡浩门河，在覆袁川(今门源永安河谷一带)围歼吐谷浑主力，伏允败遁。隋卫尉卿刘
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