西汉初 ， 依秦建制 ， 兰州仍为陇西郡辖地 。 到了元狩二年（公元前121年） ， 霍去病率军西征匈奴 ， 在兰州西设令居塞驻军 ， 为汉开辟河西四郡打通了道路 。 昭帝始元元年（公元前86年）在今兰州始置金城县 ， 属天水郡管辖 。
西汉昭帝始元六年（公元前81年） ， 又置金城郡 。 宣帝神爵二年 ， 赵充国平定西羌、屯兵湟中后 ， 西汉在金城郡的统治得到加强 ， 先后又新置七县 。
东汉建武十二年（公元36年）并金城郡于陇西郡 。 安帝永初四年（公元110年） ， 西羌起义 ， 金城郡地大部被占 ， 郡治由允吾迁至襄武（今甘肃陇西县） ， 十二年后又迁回允吾 。 东汉末年 ， 分金城郡新置西平郡 ， 从此 ， 金城郡治由允吾迁至榆中（今榆中县城西） 。
西晋建立后 ， 仍置金城郡 。 西晋末年 ， 前凉永安元年（公元314年） ， 分金城郡所属的枝阳、令居二县 ， 又与新立的永登县（在今兰州市红古区窑街附近）三县合置广武郡 ， 同年 ， 金城郡治由榆中迁至金城 ， 从此金城郡治与县治同驻一城 。
隋文帝开皇三年（公元583年） ， 改金城郡为兰州 ， 置总管府 。 因城南有皋兰山 ， 故名兰州 。 大业三年（公元607年） ， 改子城县为金城县 ， 复改兰州为金城郡 ， 领金城、狄道二县 ， 郡治金城 。 大业十三年（公元617年） ， 金城校尉薛举起兵反隋 ， 称西秦霸王 ， 建都金城 。 不久迁都于天水 ， 后为唐所灭 。
唐统一中国后 ， 于武德二年（公元619年）复置兰州 。 八年置都督府 。 显庆元年（公元656年） ， 又改为州 。 天宝元年（公元742年）复改为金城郡 。 乾元二年（公元759年）又改金城郡为兰州 ， 州治五泉 ， 管辖五泉、广武二县 。
宝应元年（公元762年）兰州被吐蕃所占 ， 大中二年（公元848年） ， 河州人张义潮起义 ， 收复陇右十一州地 ， 兰州又归唐属 。 然而此时的唐朝已经衰落 ， 无力西顾 ， 不久就被党项族占据 。
清初依明建制 ， 兰州隶属临洮府 ， 卫属陕西都指挥使司 。 顺治十三年（公元1656年） ， 裁卫归州 。 康熙二年（公元1663年）复设兰州卫 。 康熙五年（公元1666年）陕甘分治 ， 设甘肃行省 ， 省会由巩昌（今陇西）迁至兰州 。 从此 ， 兰州一直为甘肃的政治中心 。
乾隆三年（公元1738年） ， 临洮府治由狄道移至兰州 ， 改称兰州府 ， 又改州为皋兰县 。 当时兰州府辖管狄道、河州二州；皋兰、金县、渭源、靖远四县 。 乾隆二十九年（公元1764年）陕甘总督衙门自西安移驻兰州 ， 裁减甘肃巡抚 。
辛亥革命后 ， 于民国二年（公元1913年） ， 废府（州）设道 ， 并兰山、巩昌二府为兰山道 ， 辖管皋兰、红水、榆中、狄道、导河、宁定、洮沙、靖远、渭源、定西、临潭、陇西、岷县、会宁、漳县等十五县 。 道尹驻省会皋兰县 。
民国十六年（公元1927年）改道为区 ， 变兰山道为兰山区 。 民国二十五年（公元1936年） ， 划甘肃省为七个行政督察专员公署 ， 皋兰、榆中属第一行政督察区（专署驻岷县） 。
民国三十年 ， 即公元1941年7月1日 ， 将皋兰县城郊划出 ， 新设置兰州市 ， 与皋兰县同治今兰州城关区 。 市区面积16 平方公里 ， 人口17.2万余人 。 民国三十三年（公元1944年）市区扩大 ， 东至阳洼山 ， 西至土门墩（不含马滩） ， 南到石咀子、八里窑、皋兰山顶 ， 北至盐场堡、十里店 ， 面积达146平方公里 。
1949年8月26日 ， 兰州解放 。 从此 ， 兰州进入了一个新的历史时期 。 建国以来 ， 兰州市建置曾几度变更 。 兰州市现辖城关、七里河、安宁、西固、红古五个区和榆中、皋兰、永登三个县 。
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