魏晋时期的河西地区先后建立了前凉、后凉、南凉、西凉、北凉等封建政权。前凉张骏时期，曾改敦煌为沙州。公元４００年，李暠据敦煌称王，建立西凉国。敦煌有史以来第一次成为国都，以后亡于北凉。前凉、西凉、北凉三政权先后统治河西地区时，比较注重谨修内政，安民保境，轻徭薄赋，劝课农桑，崇尚儒学，兴办教育，使河西地区社会安定，经济繁荣，文化昌盛。

　　十六国时期，群雄逐鹿中原，战火四起，百姓流离失所，处于水深火热之中，而河西成为相对稳定的地区。中原大批硕学宿儒和百姓纷纷背井离乡，逃往河西避难，带来了先进的文化和生产技术。尤其汉魏传入的佛教在敦煌空前兴盛。饱受战争之苦的百姓拜倒在“佛”的脚下，企望解脱苦难，过上幸福、安定的生活。敦煌是佛教东传的通道和门户，也是河西地区的佛教中心，有一大批佛学高僧在敦煌讲经说法。河西各地的佛门弟子多来此地研习佛学，如有世居敦煌的译经大师竺法护，有前往印度学习佛法的敦煌人宋云等。法显、鸠摩罗什等沸学大师无论东进还是西去都在敦煌留下了他们的足迹。前秦建元二年（公元３６６年〕，乐尊和尚在三危山下的大泉河谷首开石窟供佛，莫高窟从此诞生了。之后，开窟造佛之举延续了千百年，创造了闻名于世的敦煌艺术。

　　北魏灭了北凉，统一了北方，占据了河西。这个时期，敦煌比较安定，百姓安居乐业，佛教随之盛行。北魏在莫高窟开凿洞窟１３个。

　　隋朝的建立，结束了西晋以来３００余年的分裂局面，完成了统一中国的大业。隋文帝收复河西时，相继平息了突厥、吐谷浑的侵扰，保证了丝绸之路的畅通与繁荣。同时改北周以来的鸣沙县为敦煌县。隋文帝平定了南方割据政权后，将一批南朝贵族连同其部族远徙敦煌充边，给敦煌带来了南方的文化和习俗。这样，南北汉文化在敦煌融为一体，使敦煌的地方文化更加富有明显的特色。隋文帝崇信佛教，曾几次下诏各州建造舍利塔，诏命远至敦煌。在最高统治者的提倡下，隋代虽存在了短短的３７年，但在莫高窟开窟竟有７７个，且规模宏大，壁画和彩塑技艺精湛，同时并存着南北两种截然不同的艺术风格。大业初年，隋炀帝派遣吏部侍郎裴矩到张掖、敦煌一带了解丝绸之路以及中西通商贸易情况。大业五年（公元６０９年），炀帝西巡，在张掖举办了西域２７国贸易交易大会，盛况空前。

　　唐朝初期，在河西设肃、瓜、沙三州。河西全部归唐所属。贞观十四年（公元６４０年），唐太宗李世民一举铲除东西大道上以西突厥为主的障碍，确保了丝路占道的畅通。唐代的敦煌同全国一样，经济文化高度繁荣，佛教非常兴盛。莫高窟开窟数量多达１０００余窟，保存到现在的有２３２窟。壁画和塑像都达到异常高的艺术水平，贞观十九年（公元６４５年），唐玄奘到印度取经返回，经敦煌回到长安。

　　唐朝兴起的时候，我国西南部的吐蕃王朝日益强盛。“安史之乱”以后，唐王朝由鼎盛开始走向衰落，从此一蹶不振。吐蕃乘虚进攻河西，攻陷了凉州、甘州、肃州等地。沙州将士百姓坚持了长达１１年的抵抗，终因弹尽粮绝，以城降蕃。自此，吐蕃统治了全部河西，长达７０多年。吐蕃也信佛教，莫高窟中唐洞窟中保存了大量吐蕃时期的壁画艺术，藏经洞内保存了大量的吐蕃文经卷。１１世纪初，西北地区的党项族开始兴起，逐步强大。公元１０２８年取胜甘肃回鹘，继而攻陷瓜州、沙州，称霸河西。于１０３８年建立了西夏王朝。当时，形成了宋、辽、西夏三足鼎立局面。在西夏统治敦煌的１００多年间，由于重视经济发展，使敦煌保持着汉代以来“民物富庶，与中原不殊”的水平。西夏统治者崇信佛教，不排斥汉文化，在文化艺术方面也有大的发展。至今，莫高窟和榆林窟保存着大量丰富而独特的西夏佛教艺术。举世闻名的“敦煌遗书”即在西夏统治时期（公元１０３６年）封藏于莫高窟第１７窟内。