元始四年（4年），王莽置西海郡，今海西东部属之。晋代地入吐谷浑。隋大业五年（609年），隋军击败吐谷浑，在其地设置四郡，辖境东部属西海郡，西部属鄯善郡。唐龙朔三年（663年），吐蕃灭吐谷浑据有其地，今海西州曾隶吐蕃腊城节度使。元代属吐蕃等处宣慰司和甘肃等处行中书省沙州路。明初设安定、阿瑞、曲先、罕东四卫，称塞外四卫，由西宁卫兼管。清雍正三年（1725年）属钦差办理青海蒙古番子事务大臣管辖。
地理.海西州境域主要由昆仑山、阿尔金山、祁连山环抱的柴达木盆地和唐古拉山北麓高原两部分组成