383年淝水之战大败后,前秦国力开始下降。后秦(384年—417年,或称姚秦),前秦苻坚在淝水之战兵败后,关中空虚,原降于前秦的羌族贵族姚苌在渭北叛秦,晋太元九年(384年)自称万年秦王,次年(385年)擒杀苻坚。太元十一年(386年)姚苌称帝于长安(今陕西西安西北),国号大秦,史称后秦。陕西地区经历羯族的后赵、汉族的冉魏、氐的前秦、鲜卑的西燕、羌的后秦,417年东晋北伐后秦破长安后也短暂的占有今陕南地。在陕北也有赫连勃勃建立的夏国在同期存在,初期都城统万城(今称白城子,在今内蒙古乌审旗南纳林河乡与陕西省靖边县红墩界乡交界处的无定河北岸流沙之中)。夏凤翔六年(418年),赫连勃勃乘东晋灭后秦,乘虚轻取长安,在霸上(今陕西西安东)即帝位,国势更强。北魏,登国元年(386年),鲜卑族拓跋珪建立了北魏,在平城(今大同)建都,西安、咸阳一带为泾阳县。太延二年(436年)4月,北魏灭北燕、赫连夏、高句丽等边疆政权降服,统一除了今辽东以北的北方。后来,北魏分裂为东魏和西魏。北周孝闵帝元年(557年),宇文觉取代西魏,建立北周,定都于长安(今西安)。隋朝,杨坚恢复了汉人对中国北方行使主权后,再灭亡南朝陈,以大兴城(今西安)为首都,陕西地区再次成为统一王朝的京畿地。隋末唐初,太原留守李渊及其子李世民起兵反隋。于武德元年(618年)建立唐朝,重新统一中国。改大兴城为长安城(今西安)为首都,陕西地区再次成为统一王朝的京畿地,分属京畿道,山南东道和关内道。武则天因其母杨氏顺陵在咸阳北原,曾改咸阳为赤县。唐代中、后期,安禄山以及农民起义领袖黄巢也在陕西短暂建立过政权。五代十国时期,后梁篡唐后,李茂贞仍用唐年号,开岐王府(901年-924年),以凤翔为中心于今陕西、甘肃、四川部分地区建立起割据政权,表示对抗后梁。此时陕西分属不同的政权内,后梁改京兆府为雍州,设大安府。后唐(923年-936年)、后晋(936年-947年)、后汉(947年-950年)和后周(951年-960年),陕西地区属于北方的中原王朝内,后唐改回大安府为京兆府,但五代都城大多在洛阳与太原,西安却再没有成为首都。北宋,太平兴国年间(976年—983年)设立关西道,997年改为陕西路,为至道十五路之一;熙宁五年(1072年)分陕西路为永兴军路、秦凤路;元丰元年(1078年)又并为陕西路,元丰八年(1085年)又分为永兴军、秦凤