公元1032年，元昊继夏王位继续向河西地用兵。宋景佑三年（公元1036年），元昊亲自领兵西征，与回鹘厮罗部将安子罗会战于肃州（今甘肃酒泉），经过200多天的激战，回鹘败走。元昊继续西进，一举攻陷瓜州、沙州，至此河西地区尽为夏王国所占，敦煌被西夏统治达191年，是为少数民族统治最长的一个时期。从此，西夏国境“东尽黄河，西界玉门（关），南接萧关，北控大漠，地方万余里，倚贺兰山以为固”。
元昊“性雄毅，多大略”，继位时河西走廓地区已全部并入西夏的领土之内，经济方面和军事方面的实力都已较前雄厚得多。因此，他撕毁了已经维持了将近30年的宋夏和约，积极谋划对北宋进行军事侵犯。宋也停止了给予西夏的银绢和钱币，停止了沿边榷场的互市，双方的民间商贩及其它往来也从此中断。
元昊仿效北宋政府的组织，建立了一整套的官制、兵制，制定了官民的服式，立十二监军司，制定西夏文学，建立年号，更定礼乐，到公元1038年十月便改称皇帝，正式定国号为大夏，表示其势力与北宋处于完全对等的地位。
西夏境土，共包括22州，居民除汉族人和党项族人，还有吐蕃族人、回鹘族人、塔塔族人等。这些民族除汉族外，主要从事游牧业。当时，河西走廊地区及敦煌地区水草丰美，极有利于畜牧经济的发展，且依托祁连山冰雪资源，富有灌溉之利，对农业居民汉族人的农业生产发展和繁荣也是极其有利的。
元昊在称帝之后，在于州东设置了一个“铁冶务”，制造甲胄兵器。从敦煌附近的榆林窟壁画中的锻铁图可以看出，当时锻铁已采用了比较先进的竖式风箱的鼓风设备。而其时所造甲胄，“皆冷锻而成，坚滑光莹，非劲弩不可入”。他们锻造的“神臂弓”和“夏人剑”，异常犀利，被当时誉为天下第一。
党项族的西夏王国是一个封建割据性的国家政权，因其地域广大，所以在占领瓜、沙二州以后相当长的一段时期里，对这一地区的统治力量是比较薄弱的。这里的曹氏后代势力和回鹘势力，依然存在且较为强大，他们还以各种方式和不同途径与中原王朝保持联系，希望与中原王朝同心协力，共同推翻西夏王国的统治。《宋史仁宗纪》有载四年（公元1037年），是岁龟兹、沙州来贡”。《宋会要辑稿蕃夷志》也载：“六月，沙州遣大使杨骨盖、副使翟延顺入贡于宋”J宋史沙州传》也载自景佑至皇佑凡七贡方物”。公元1041年，“沙州镇王子”上书宋朝的秦州知州曹琮我本唐甥，天子实吾舅也。自党项破甘、凉，遂与汉隔。今愿率首领，为朝迁击贼”。当时，“回鹘本匈奴之别裔”，“自贞观以后朝贡不绝”，“唐朝继以公主下嫁，故回鹘世称中朝为舅，中朝每赐答诏亦曰外甥。五代以后皆因之”。据以上相关资料，敦煌史学界认为，这个“沙州镇国王子”是曾盘据沙州回鹘部落的一个首领。他们在西夏占领统治敦煌五年之后，仍与中原王朝秘密联系，企图伺机推翻西夏的统治，自然世居此地的汉族人民就更是“思慕中朝”了。
在敦煌莫高窟第444窟檐处北壁，至今还保存着一条汉文题记庆历六年丙戌岁十二月座神写窟记也庆历六年即公元1046年，已是西夏占领统治沙州后的第十年，这条题记仍然沿用中原王朝的年号而不用西夏的年号，可见当时瓜州地区民众确是“心系中朝”、仰慕汉仪，并随时准备推翻现有统治的，同时也反映出当时西夏王朝忙于与中原王朝调整关系，忙于与辽、金调整关系，从而对沙州的统治是极其松散的。所以，西夏对沙州的实际有效的统治，要到皇佑（公元1049-1054年）以后了。
西夏的地方行政组织建置，基本上和宋代相同，分为州县两级制，敦煌当时属沙州。沙州当时的属县及户口情况，以及西夏王朝统治瓜沙州时期其它方面的各种情况，由于史料记载简略且甚少，《资治通鉴》卷四庆历71：年条。
我们目前还难以窥见全貌。但是，我们从敦煌莫荀窟、安西榆林窟等地留存的大量佛教遗迹和反映当时瓜沙州人民生产生活的壁画艺术品及西夏文题记来看，西夏统治时期，是极其繁荣昌盛的。他们“横抗宋、辽、金、元，视四国之强弱以为向背”，保卫了自己民族的独立统治近200年。
我们从西夏统治时期各处广建佛寺、修造浮图，即可知当时是有相当的经济发展为其作保证的。酒泉文殊山、安西愉林窟、敦煌莫高窟、西千佛洞及肃北地区的五个庙等地，都有西夏兴建或者重修的洞窟。仅敦煌莫高窟和安西榆林窟，现存的属于西夏时期兴建和抹壁重绘的石窟就达88个，可见当时在政治经济文化发展基础上，佛事活动规模盛大。
另外，从敦煌莫高窟、安西榆林窟壁画画面中有许多反映瓜沙地区工农业生产的形象资料，也可见当时西夏统治时期手工业、农牧业和商业的发展繁荣状况。壁画中的《打铁图》、《酿酒图》、《耕种图》、《舂米图》、《犁耕画》等都有形象生动直观的对生产生活的反映。从中我们也可以了解到，西夏农业生产中，普遍使用了北宋中原地区的耕作方法，“耕稼之事，略与汉同”了。
在西夏统治近200年的历史中，敦煌一带地区，无论政治、经济，还是文化艺术方面，都是有所发展、有所进步的，基本保持了“与中原无殊”的水平。这与西夏王朝政权的统治，是不能截然分幵的，他们在维护敦煌地区的稳定和繁荣方面做出了自己特有的贡献。
同时，西夏统治敦煌地区时期，这一地区又是各族人民如汉、党项、回鹘、吐蕃等的聚居地区，其发展繁荣又是各族人民团结奋斗共问努力的结果。党项族不仅是我们多民族国家中卓越的一员，而且对我国历史的发展，特别是西北地区历史的发展，做出了自已特有的贡献。
蒙古族在唐朝时称为“蒙兀室韦原来居住于额尔古纳河上游（今内蒙古自治区东北），约在11世纪时开始西迁，游牧于斡难河和怯绿连河之间。
11、12世纪时，在今蒙古草原及周围地区，有很多大小部落。当时的蒙古还只是一个部落的名称，后来蒙古部落统一以后，蒙古一名就成为草原各部族的通称。
蒙古族过着游牧的生活，“以黑车自帐为家”，又兼营狩猎，“生长鞍间，人自习战，自春徂冬，旦旦逐猎”。12世纪时，蒙古族的社会政治经济有了显着的发展，开始使用铁制的生产工具和兵器，畜群更加繁殖了。同时，辽金以来，中原的先进文化对与汉地毗邻的蒙古部落塔塔儿、克烈、翁古剌、汪古等都有较大的影响。各部经常以马匹、皮毛换取汉族人的绢帛和铁器，有些部落族人已经开始农业生产。畏吾儿文化也传入西部的一些部落，乃蛮部已使用畏吾儿文字。蒙古各部贫富分化日益加剧，已出现了部落贵族、牧民和奴隶等阶级与阶层。
蒙古孛儿只斤部的贵族铁木真(1162-1227年），在长期的征战中壮大了自己的势力。先后击败了塔塔儿、泰赤乌、蔑儿乞、札木合、王罕、克烈、乃蛮等部落。1206年，铁木真结束了蒙古长期分裂的局面，建立了蒙古国，在斡难河源成为了蒙古大汗，被各部尊称为成吉思汗。在其统一蒙古和建国的过程中，采取了各种顺应且加速当时蒙古社会政治经济发展的政治、军事措施，建立起了强大的部落联盟，拥有一支骁勇善战的蒙古骑兵队伍。
从12U年到1214年，蒙古军大举向金进攻，金宣宗被迫逍使求和，蒙古的骑兵给金朝带来严重的威胁。
随后，从1218年到1223年.在成吉思汗亲自率领下，蒙古贵族发动了第一次西侵。蒙古军攻灭了西辽和花剌子模国，在迦勒迦河打败了斡罗思诸部，把蒙古国的领土扩充到中亚细亚地区。
公元1224年，成吉思汗在结束西征，回军漠北路经沙州时，对西夏西部边境重镇敦煌，进行了一次试探性的军事进攻。当时西夏军队联合沙州民众进行了英勇的抵抗，致使蒙古军队攻城“逾月不下”。无奈蒙古军队采取“乘夜穴城以入”的策略，而西夏沙州守将籍辣思义对应以“纳火穴中”的策略，使“蒙兵多死”，终于打退了蒙古远征军队的进攻。但是，这次战争也给人力、财力极其有限的沙州地区造成十分沉重的战争创伤，“军民困乏，牛羊驼马殊尽”
公元1226年春，蒙古大将速不台再次率军越过大漠，收降沙州西南边界的撒里畏吾部之后，继续东进，乘沙州还没有因上次战争恢复元气时用兵，沙州被蒙古军最终攻占了。从此沙州属蒙元王朝直接管辖，成为元宗室术赤的儿子拔都大王的封地。察合台的部将安竺迩并在敦煌设置驿站直抵玉门关，以保障西域中亚欧洲交通的畅通。时敦煌是蒙元王朝东西、中西交通的重镇。
从1235年到1241年，蒙古大汗窝阔台在灭金之后，派遗拔都、贵由、蒙哥等率军第二次西征。先后攻占了斡罗思等地，军锋直逼东欧的孛烈儿（今波兰）和马扎儿(今匈牙利）等地。
从1253年到1258年，蒙古大汗蒙哥又派遣旭烈兀第三次西征。1258年，蒙古军战败了黑衣大食，攻陷巴格达和达马士革城，势力发展到西南亚。
蒙古贵族在对西部世界远征，进行军事征服的过程中，客观上进一步沟通了中西交通，在促使中西文化的交流和人民的进一步交往方面，有一定的积极作用。但这个横跨欧亚的大汗国，只是一个不稳固的政治军事联合体，没有共同的经济基础，不久就分裂成为几个独立的汗国了。为此，对其被征服地的影响也是十分短暂和不稳固的。
元朝建立之前，忽必烈曾在蒙哥汗即位的第三年（公元1253年），派兵攻占了吐蕃。
元世祖忽必烈在至元八年（公元1271年），定国号为元，建立了元朝。第二年又改中都为大都(即汗八里），把大都作为元朝的都城。至元十三年(公元1276年)攻占临安，至元十六年（公元1279年)灭南宋，统一了全中国。
元朝的疆域，“北逾阴山，西极流沙，东尽辽左，南越海表唐所谓羁縻之州，往往在是，今皆陚役之，比于内地”0；，较之汉唐盛世，领土更加广阔。为了便于对西北边疆地区的统治，元朝政府在甘肃设置了“行中书省简称“行省”或“省”。元世袓至元十四年(公元1277年），元政府复置沙州，开始把敦煌放在更重要的位置进行经营。当时因为“沙州去肃州千五百里，内附贫民，欲乞粮沙州，必须自之肃州，然后给与，朝廷以其不便，故升沙州为路”。至元十七年(公元1280年），元朝政府设置沙州路总管府，将瓜州也改隶沙州路管辖，并设置了河渠司治，统一管理瓜沙地区的农田水利事业。同年，元朝政府对沙州的农户进行了彻底清查，规定了常年田赋，把一些富户多余的耕地分给驻戍沙州的汉族军队屯种，并诏发“四川军万人，由药剌海领之”，到瓜沙州屯田。
元朝政府为了有效控制各族人民，镇压其反抗，进一步加强对边远地区的统治，建立了女真军、契丹军等；同时又封诸子为王分别镇戍回回、畏吾、河西等地，各地驻军都设有屯田。另外，还在全国设置驿站和急递铺，以便于“通达边情，布宣号令这样也有利于边疆各地与内地的交通交流，有十分积极的作用。直到13世纪末，瓜沙二州屯兵济济，营塞栉比，屯垦大军遍布党河流域和疏勒河流域。仅瓜沙二州的屯兵，每年除自己食用及储粮，上交政府的屯粮就达22000余石。当时屯垦事业的兴盛，边疆及敦煌地区的繁荣可见一斑。
至元二十九年(公元1292年），沙州路一度很不平静，西南各少数民族对各地的骚扰侵掠不断，影响到元朝政府对敦煌的政策采取了移民东迁的措施。把瓜沙地区居民尽悉东迁甘州、肃州一带，并在甘、肃二州交界处划出一片耕种地区，让其安居生产。无力耕种生产者，由政府发放农具、籽种和畜力帮其耕种。经过这次居民大迁徙，瓜沙地区曾一度荒芜，沙州路也名存实亡，元朝边骝防务退缩千里之余。
元成宗大德七年(公元1303年），御使台向皇帝建议改变这种局面瓜沙二州为边塞重地，不可忽视放任，今大军内屯甘州而使百姓反居边外，实非良策。为了加强边防以防备万一起见，建议元政府仍“以蒙古军万人，分镇险隘立屯田，以供军实方便”。为了%充实和巩固元王朝的西北边防，加强中西交通交流，元政府采纳了御使台的建议，于是.又派兵驻守瓜沙地区。终元之世，瓜沙地区一直为军屯区域。
13世纪，蒙古军继续西征西亚各国，火药、火器的制造方法亦随之而传入伊斯兰教各国，经其改进后的制造方法又传回南宋和蒙古。《宋史兵志》记载，南宋于1273年曾颁布制造“回回炮”的法式给沿边州郡，边地州郡人触类巧思，所制炮又能超出“回回炮”之上。
随着元朝的建立，成吉思汗时期所奠定的横跨欧亚地区的象古大帝国，除元以外已逐渐分裂为钦察汗国、察合台汗国、窝阔台汗国和伊儿汗国等独立的汗国，彼此间还有一定的联系，但元朝的皇帝只在名义上是各汗国的大汗。如此，加强元的边地经营加强交通交流也就成为必然和必须注意的事情。
元朝统治时期，中国是当时最强大最富庶的国家，它的声誉远及于欧亚非三洲。特别是威尼斯人马可波罗游记，更激起西欧人对中国文明的向往。由于当时经陆路和海路的中外交通的频繁，中国人发明的罗盘、火药、印刷术经阿拉伯人传人西欧，阿拉伯人的天文学、医学、算学知识也传入中国。伊斯兰教信徒和清真寺院增多了。当时还有许多中国人到达了中亚、西亚和南洋等地。
蒙古族所建立的元朝大帝国，自始至终都特别重视西北交通交流，对敦煌这一西北战略重镇，常以宗室诸王驻镇管理经营。延佑元年（公元1314年），蒙古族元王朝在瓜沙地区设立屯储总管府，后特派诸王阿剌特纳失里出镇沙州。敦煌莫高窟现存汉文、象文、藏文、梵文、西夏文和回鹘文六种文字的（六字真言碑》，是当时治镇沙州的西宁王速来蛮于至正八年（公元1348年)刻立的。其后的至正十三年(公元1353年），另一个西宁王牙罕沙也由四川还镇沙州。敦煌具有待殊重要的地理位置，是中国历代各族统治者为建立稳固的统治地位所必须注重经营的地区，特别是蒙元帝国兴起于北方，发展扩充势力于西北，在西北坚强后方的基础上建立了全国的统治地位，自然对西北“丝绸之路”重镇、中西交通交流枢纽的敦煌特别注意经营。
在元朝统治敦煌时期，瓜沙地区及邻近地区，除蒙古族人和汉族人外，还有更多的各民族人民在这里生产生活。当时，回鹘人从事农业生产和商业贸易，吐蕃族人从事畜牧业生产，西方的波斯、印度、大食等国的使节、僧侣、商团等，也东向“丝绸之路”，取道敦煌进入内地，进行政治经济活动和贸易往来及文化交流。敦煌在元代时曾一度义形成经济、文化的繁荣时期，为中西交通交流作出了杰出的贡献。至元十一年（公元1274年），着名旅行家、意大利人马可波罗，沿着“丝绸之路”到达敦煌，并游历了敦煌全城，在他的《行纪》中尚有详细的记载。
