三国、西晋时，阿拉善地区属河西鲜卑（西部鲜卑），额济纳地区属凉州，置西海郡，治所居延。东晋十六国时期，前凉（安定张氏）建兴十五年（327），今阿拉善盟境基本属前凉政权统治，置有西海郡，治所居延。阿拉善东部沿黄河部分地区（包括今吉兰泰镇），属后赵（羯石氏）朔方郡管辖；前秦（氐苻氏）建元十八年（382），今盟境归前秦统治区域，置有西海郡，治所居延；后凉（氐吕氏）麟嘉七年（395），今盟境绝大部分地区属后凉统辖，置西海郡，治所居延，只有阿拉善东部今吉兰泰镇等地区归后秦（羌姚氏）管辖；西凉（陇西李氏）建初五年（409），今盟境西部额济纳旗和阿拉善右旗西南部地区属西凉统治，置有西海郡，治所居延。今阿拉善右旗和阿拉善左旗北部地归北凉（卢水胡沮渠氏）政权管辖。阿拉善左旗中南地区归南凉（鲜卑秃发氏）政权统辖。今阿拉善左旗东部吉兰泰镇一带属夏（匈奴铁弗赫连氏）政权管辖。南北朝时期，北魏（鲜卑拓跋）太和二十一年（497），今盟境东部为薄骨律镇镇戍区，中部（今额济纳旗西河以东）属凉州统辖，西部地区为敦煌镇镇戍区范围；西魏大统十二年（546），今盟境归西魏统辖范围；北周（宇文氏）建德元年（572），今盟境属周统辖范围。