春秋及战国之初，仍为义渠戎国。
秦厉公时，始伐义渠，后秦宣太后诱杀义渠王于甘泉宫，置义渠县。秦始皇统一六国后，分全国三十六郡，环属北地郡。
西汉时，又分全国为十三刺史部，环属朔方刺史部北地郡，时北地郡郡治在马领（即今马岭镇），领县十九，环县属方渠县，治所在今合道川口环江与之交汇之处，约曲子镇西北之张旗一带。后汉之时，属凉州刺史部之北地郡。
三国、西晋之时，没入羌胡地，正史无载，缺乏资料可考；
东晋十六国时，先属前赵，再属前秦、后秦，后属赫连勃勃之夏国陇东郡；北朝时，为北魏豳州地，后属西魏朔州（治地在今庆阳市庆城县），北周时属宁州西北地郡（治地今庆城县）。
隋朝，改西魏之朔州置弘化郡，领县七，环属弘德（今洪德）县。
唐时，改隋弘化郡为庆州，属关内道，置庆州中都督府。天宝时，领县十，环属庆州方渠县。
五代晋天福四年（939年），五月，改方渠镇升为威州（时方渠属灵州），隶灵武，并割木波、马岭二镇属之。周广顺二年（952年），因避太祖郭威讳，改威州为环州。这便是环县作为“环州”的最早记载。周世宗显德四年（957年）九月，降为通远军。
北宋淳化五年（994年）复为环州，领县一，通远（即环县）。属环庆路经略、安抚使、庆阳府。
金时属庆原路之环州，领县一，即通远。
元代属巩昌总帅府，仍为环州，领通远一县，至元七年县并入州。
明隶陕西行省庆阳府，为环县。
