商代，居于泾河、渭河流域尚处于氏族部落阶段的周朝的祖先周部落，改善耕作，开拓了我国最早的农业。周文王灭商以前，战败了西戎混夷，把境域扩展到密（今灵台县）。这一时期，甘肃境内有羌方、共（今泾川县北）、密（今灵台县西）等方国部落。

西周时，秦人的祖先在省境东部，即今天水地区定居下来，开始了由游牧经济向农业经济的缓慢过渡，而游牧生活仍占居主要的地位。他们本以游牧、狩猎为经济生活的主要内容，善于养马，“好马及畜，善养息之”，所以，他的首领非子被周孝王召至汧渭之间(今陕西扶风眉县)负责给周王室养马,使马有了很大的发展。周孝王后来封秦的祖先为“附庸”，“邑之秦”，在秦亭（今张家川回族自治县城南）筑城建邑，始有立足之地。

春秋时期，省境属秦国和西戎。西戎中较大的几个是：绵诸（天水附近）、邽戎（天水西南）、冀戎（今甘谷县南）、义渠戎（六盘山左右，今甘肃庆阳和宁夏回族自治区固原地区）、翟（今临洮县）、豲（今陇西县北）。这些戎族，仍保持着“以国为氏”的习惯，虽号称为国，实际上还处于原始社会阶段。西戎各国与秦国相邻。公元前770 年刚刚立国的秦国为了扩充势力，把它的视野对准西戎。但秦襄公几次伐戎都失败了。到秦武公时，由于中央集权的加强，势力迅速扩展，先后征服、并吞了绵诸、邽戎、冀戎、义渠戎、翟和豲等戎族。为了对新开辟的地区进行控制，秦国开始在这些地区建县。公元前688 年（秦武公十年）秦国在己被征服的邽戎、冀戎地区，设邽县（今天水麦积区南）、冀县（今甘谷县）。这是甘肃历史上建立最早的两个县。

战国时期，秦国的疆域己达今甘肃的东南部。但曾被秦武公征伐过的绵诸、义渠、翟、豲等戎族部落乘秦忙于争霸的机会，又逐渐壮大起来，使秦国在与诸候国争雄的同时，不得不以相当的力量来对付诸戎。公元前320年秦派兵伐义渠，攻郁郅（今庆城县东），公元前314年再次伐义渠，得25城。至秦昭王时，义渠等戎终为秦所并，以其地设郡置县，加强统治。秦昭王27年（即公元前280年）设置陇西郡，时过9年，于秦昭王35年（公元前272年）再建立北地郡。