北宋收复兰州，宋夏对峙公元960年，五代后周的禁军统领、殿前都点检赵匡胤夺取后周政权，建立大宋王朝，以汴京为都城，史称北宋。北宋初期，忙于削平不服气的节度使，接着南征北伐，消灭各地的军阀努力，实现了有限的统一。但在西北，党项族人李元昊趁机扩张势力，于1038年建立了西夏政权，并控制了兰州。
宋神宗元丰四年（1081年），北宋调集40万大军，分三路进攻西夏。其中由李宪率领的西北路军翻越马衔山，攻占龛谷寨，然后在西使新城（今榆中县三角城一带）大获全胜，打败西夏骑兵2万余人，获战马500匹，接着于九月份攻下兰州，将宋夏边界从马衔山推进到了黄河边，并留部将李浩驻守兰州。后经朝廷批准，在兰州城内置帅府，设兰州，李浩任知兰州事。第二年，将熙河路改为熙河兰会路，管辖兰州。李宪上报朝廷说：
兰州古城，东西约六百余步，南北约三百余步。……自夏贼败衄之后，所至部族皆降附。今招纳已多，若不筑城，无以固降羌之心，见筑兰州城及通远堡。
这段话见于《续资治通鉴长编》的记载，讲的是李浩筑兰州城的事，并陈述了筑城的理由。所说的“兰州古城”，指的是隋、唐所筑兰州城。宋代新筑的兰州城北至张掖路、西关什字，东至酒泉路，西至下沟，南与隋唐兰州城相接。因发现城下有红砂岩板，状如巨龟，所以被称为石龟城。宋兰州城与西夏隔河相望，战略地位十分重要，因此在筑城的同时，还修筑了定远城堡、东关堡、西关堡、皋堡、阿干堡，从东、西、南三个方向拱卫兰州城，防御西夏入侵。
元丰五年冬，西夏军队乘黄河结冰，偷越黄河，进攻兰州城。
到第二年二月，西夏集中数十万人，意在夺取兰州。这时兰州城守军仅有数百人，而且东西两关门均已失守。危急关头，熙河兰会路钤辖王文郁招募敢死之士700人，趁夜缒城而下，奋力与西夏军交战，迫使西夏军溃败之中争渡黄河北去。两个月后，西夏再次进围兰州，也被宋军打败。元丰七年（1084年）正月，西夏调集80万人进攻州，志在必得。攻城之箭密如雨雹，城墙三面架设云梯，围攻之势犹如狂澜一般。守城宋军同仇敌忾，顽强奋斗，夏军连攻十昼夜未能得逞，加上军粮不济，只得撤兵。第二年三月，李宪选精兵一万骑，渡过黄河向北进发至500里路时，与夏军相遇，宋军士气高昂，倾力拼杀，斩敌4700余人，获得牛、羊、驼、马、器甲8万余头（付）。从此，西夏不敢再来进犯兰州。在与西夏作战期间，王郁派人在黄河北修筑了金城关，后来又有钟传、苗履先后修葺、加固，并“系就浮桥”，成为今兰州市黄河上第二次搭建的浮桥。始建于北宋的金城关北宋初设兰州时，州下没有辖县，仅辖一寨四堡。一寨即龛谷寨（今榆中小康营）；四堡即东关堡（今城关区东岗镇一带）、阿干堡（今七里河区阿干镇）、西关堡（今七里河土门墩西）、皋兰堡（今兰西南西固区的关山一带），另有巩心堡（今城关区拱星墩一带）等。这些堡寨都是从西夏手中夺回，并为防御西夏而设置的。宋徽宗崇宁三年（1104年），设兰泉县属兰州，兰泉县城在今天城关区境内，辖地包括今天的榆中县、城关区、七里河区、西固区和永靖县的一部分。
北宋和西夏隔河而治。河南岸是兰州，河北岸则由西夏所设卓罗和南监军司（驻今永登县红城镇）管辖。李宪收复兰州后，溯大通河向北拓展，在今永登连城镇一带设有震武军城，属熙河兰会路管辖。1989年发现的宋巡按震武军题名摩崖石刻中有一首诗，生动地描述了宋代震武军城即今连城一带的迷人风光：
水漱寒敲玉，山光翠泼蓝；虽然居塞北，却是到江南。
金灭北宋据兰金朝是由黑龙江中下游的女真族建立的。宋徽宗宣和四年（1122年），金灭掉它西部的契丹人所建立的辽国，开始向南进攻北宋。宋钦宗靖康二年（1127年），金军掳走宋徽宗、宋钦宗，灭了北宋。同一年，赵构在南京（今河南商丘，后又南迁至今杭州）称帝，建立了南宋。野心勃勃的金人继续南侵，而西北又是它进攻的重北宋龛谷摩崖石刻点。
南宋建炎元年（1127年）冬，金兵由娄室（洛索）、撕离曷（萨里干）统率，分三路南下，直指“秦川”之地。在金军狂潮恶水般的进攻面前，南宋将领所率军队却像树倒猢狲散一般溃败不堪，金军占领了长安以及陕州、华州、陇州、秦州。大敌当前，陕、陇、川等地爱国将领奋起抗金，老百姓也积极参加“义兵”，投入抗金斗争。但宋金富平之战，宋军将领刚愎自用，指挥接连失误，宋军大败，金军则占领了五路六十州之地，兰州亦在被占之内。面对强敌，静宁人吴、吴兄弟挺身而出，领导陕、甘、川人民的抗金斗争。历经几次大战，扭转了战局，收复了包括兰州在内的十三州军之地。就在关键时刻，南宋朝廷却令吴班师回朝，金军再次占领十三州军，兰州开始被金人统治。这一年，是宋高宗绍兴元年（1131年）。金与西夏在兰州依然隔黄河而治。
金朝在兰州统治时期，实行路、府（州）、县三级制，于金皇统二年（1142年）改熙州（今临洮）为临洮府，后又改为临洮路，兰州属其管辖，同时撤销了兰泉县，并其地入兰州。金大定二十二年（1182年），在兰州之下设定远县（今兰州榆中县定远镇一带）、龛谷县（今兰州榆中县小康营一带）、阿干县（今兰州七里河区阿干镇），另设质孤堡（今榆中来紫堡）、东关堡（今城关区东岗镇一带）、西关堡（今七里河区土门墩一带）、京玉关（今西固区青石津遗址处）。兰州共辖三县、三堡、一关。
金夏在兰州隔河而治，仍时有争夺。金贞元年（1213年），兰州译人程陈僧反叛金朝，并联络西夏给予支援。贞三年，金朝派军队前来镇压，西皋兰出土的西夏文首领铜印夏也出兵支援程陈僧，并攻破西关堡。金夏在兰州城外争战多年未分胜负。金宣宗兴定三年（1219年），朝廷商讨兰州问题，认为“州当西夏之冲，久为死据，将遣白撒复之”。（语见《金史·白撒传》）但白撒却奏报说：“士马疲弊，未得少休”，“不若息兵养士以备”，于是西夏所据兰州之地金朝未能收复。1120年，金夏议和。兴定五年（1221年），西夏派兵进攻兰州龛谷县，进而西向占领质孤堡。在西夏的重兵进攻之下，金朝被迫再次与西夏议和，直到金哀宗正大四年蒙元铁骑攻占金临洮路，后又灭金为止。
金哀宗统治年间（1226年），金朝为与西夏争夺，在龛谷县设金州，管辖龛谷、定远二县，而兰州及阿干县则被叛金的程陈僧占据。
金统治时期，在各地设有行台尚书省，简称行省，是中国设置省级建置的起源。
蒙元铁骑攻占兰就在宋夏争夺、宋金争夺和金夏争夺不可开交之时，北方的蒙古高原兴起了一个新的强大民族——蒙古族。1206年，蒙古族的杰出领袖铁木真在统一蒙古各部后，宣布即蒙古国大汗位，称为成吉思汗。
那时候，中国大陆并立着党项羌建立的西夏，女真族建立的金，契丹族建立的西辽，南逃偏安的汉族政权南宋，另外还有畏吾儿、吐蕃、大理等政权。与蒙古紧邻的西夏自然成为了蒙古统一后首要的进攻对象之一。1205年、1207和1209年，蒙古三次发动对西夏的战争，三战三胜的蒙古铁骑严重威助着西夏的安全。此后近十年的时间里，蒙古族的主要力量放在西征扩张上，西夏有了短暂的喘息。
但1218年，蒙古军队第四次进攻西夏，包围了西夏都城兴庆府（今银川市），虽然遭遇西夏军民的奋力抵抗，但西夏更加被蒙元视为眼中钉，意欲拔出。
1224年，成吉思汗结束西征返回的途中，对西夏的西部重镇沙州发动大规模的军事进攻。这是一次十分惨烈的战役，蒙、夏双方都付出了惨重代价，但蒙古铁骑终未攻下沙州。西夏的殊死抵抗引起成吉思汗和蒙元贵族的更大仇视。1226年，成吉思汗亲率三儿子窝阔台、四儿子托雷，对西夏发动全面进攻，西线进攻沙州，北线全面出击，连续攻破黑水城（额济纳旗）、肃州（今酒泉肃州区）、甘州（今张掖甘州区）、西凉府（今武威凉州区），应理（今宁夏中卫）、灵州（今宁夏灵武），重重围定了西夏国都兴庆府。
1227年，兴庆府被围，蒙古派军南下，攻占了金朝统治的临洮路、洮州（今甘肃卓尼）、西宁（今青海西宁）等府州，到1236年，今天兰州即西夏的卓罗和南监军司之地、金朝的金州之地全部被蒙元骑兵攻占。同年六月，成吉思汗驻扎在六盘山营地，派使臣去兴庆府劝降。西夏国都兴庆府被围半年之久，粮尽援绝，走投无路，被迫投降。在成吉思汗死后第三天，西夏末帝被杀，西夏灭亡。统治了190多年之久的党项羌人的大夏国在蒙元铁骑的驰骋中被逐出了历舞台。
西夏灭亡，下一个目标就是金了。金朝自完颜阿骨打1115年建国，到1234年，统治了120年。在兰州，从1131年到1236年也有逾百年的历史。1211年，蒙古开始了灭金的战争，先后攻取了金的西部辖地，中部的庆阳府。从1231年开始，蒙古军队先后攻占凤翔府、宝鸡、邓州（今河南邓县），在钧州（今河南禹县）与金军决战，金朝主力被消灭，1234年，金朝灭亡，金末帝自杀。
西夏、金相继灭亡，蒙古与南宋又持续进行了四十余年的战争。1271年，忽必烈建立了元朝，定都大都（今北京）。1279年，南宋彻底灭亡，中国归于统一的大元政权之下。
元代的兰州：隔河分治元代的兰州以黄河为界，分属甘肃行省和陕西行省管辖。黄河以北为甘肃行省永昌路庄浪州管辖，辖地包括今永登、皋兰、红古三县区。黄河以南为陕西行省巩昌路的兰州、金州管辖，辖地包括今榆中县（金州）、城关区、七里河区、西固区和永靖县的一部分。
据史书记载，元世祖（忽必烈）至元元年（1264年），蒙元在原西夏统治区设甘肃路总管府，到至元十八年（1281年），成立甘肃行中书省（省会在今张掖）“以控制河西诸郡”。今永登、皋兰一带原属西夏占据，故归入甘肃行省，并早于至元十五年（1278年）设立庄浪州。为何称“庄浪州”？原因是西夏党项羌人的一个部落叫野牛部，西夏后期流落在今庄浪河谷一带畜牧，蒙古语称野牛为庄浪，庄浪河也因设置了庄浪州而得名。
蒙元占领兰州后，沿袭金朝设置，将原金代的金州保留下来，并管辖龛谷、定远两县。至元七年（1270年），撤销这两个县，辖地并入金州，金州不辖县，管今榆中县地。兰州在“甲午年（1234年）归附国朝（元），仍旧治兰州，领阿干一县及司候司”，至元七年撤阿干县、司候司入兰州，兰州也不辖县。1286年陕西行省（省会在今西安）成立后，兰州、金州归陕西行省巩昌路（后改为巩昌等处总帅府）。
元代兰州形成隔河分治的形势，主要是出于政治和经济两方面的原因。从政治上说，从北宋与西夏开始到金与西夏，一直是隔河分治，而河西地区约190年间一直由西夏统治。蒙元灭西夏后，以其地设甘肃行省，加强对河西诸郡的控制。而兰州黄河以北原属西夏，同被视为河西之地，划归甘肃行省确属很自然的事。而在黄河南岸，州城窄小，因河而防，因河而固，早在金朝就属南部的临洮路管辖，元朝不必再做大的调整，沿袭金制即可。从经济上说，虽然宋元时期兰州经济仍是农牧兼营，但黄河南北已有了较大区别。畜牧业主要集中在黄河以北，而南岸由于河道北移，台地大量被开垦为耕地，成为农业区。隔河分治，有利于对不同经济区的经营和管理。
宋元时期兰州的社会经济自北宋开国到元朝灭亡的四百余年时间里，今天兰州地区一直处于以黄河为界，隔河分治的状态。农牧兼营的经济在天灾、兵燹中显得十分脆弱，但在破坏——恢复——发展——破坏的怪圈中，比隋唐时期还是有了新的发展。农业、畜牧业、手工业和商业都有了新的成就。大致可分为三个时期：
宋夏时期北宋建立之初，无暇顾及西部。当时的兰州散居着互不统属的吐蕃人，他们聚族而居，大者数千家，小者百十家，在各自首领的统领下，从事畜牧业和农业生产。马衔山北麓、兴隆山前、阿干河谷、庄浪河谷、乌鞘岭及大通河谷，都是他们的放牧之处，而湟水河谷、苑川河谷、黄河两岸台地上已开辟为农耕区。由汉族人从事农业生产，并受吐蕃贵族的压迫和盘剥。当时居住在兰州及通远军（在今陇西境，含榆中东部）的吐蕃被称为熙河兰会吐蕃，他们与河北吐蕃（青海以西）、河南吐蕃（洮岷一带），结成统一势力，成立厮政权，其统治中心在青唐（今青海西宁），与北宋交好，并向宋朝贡马，而宋则赐以茶、绢、钱物等。而西夏也利用兰州一带吐蕃势力较弱，厮政权对兰州一带统治不力的状况，多次越过河，其势力深入到了马衔山麓和阿干河谷，直到北宋收复兰州（黄河以南）。州一带的吐蕃人无论与北宋战和，还是与西夏战和，岁贡或掠夺都以马、牛、羊、驼为主，而且数量不少，表明他们以经营畜牧业为主。
西夏建国后，重视发展农业生产，同时大力经营畜牧业。西夏设有“农田司”和“群牧司”两个部门分管农业和畜牧业。由于农业的大发展，在各地建有大量的藏粮官窖，贮藏了丰富的粮食。在兰境内的质孤堡（榆中县来紫堡）、胜如川（榆中县清水驿）、龛谷寨（榆中县小康营）、西使新城（榆中县三角城）都有西夏的粮窖，仅龛谷寨一地就窖藏了数万石的粟。农业发展可见一斑。而在水草丰茂之地，又大量畜牧。北宋李宪攻兰州汝遮谷（榆中县夏官营至桑园峡一带）时亲眼见到“牛羊驼畜充满山谷”。
宋夏兰州之战和兰州周边地带宋夏战争期间，兰州“田极膏腴，水可灌溉”，是“土多衍沃”之地（语见苏辙《栾城集》），但受战争影响，“无复农事”（语见《宋史》卷176）。北宋收复兰后，先后在原西夏占领区修筑西关、龛谷、质孤、胜如诸堡，以防御西夏，保护农耕，派兵耕种，却常被西夏人掠杀，农业生产很不稳定。北宋在巩固了对兰州的统治后，兰州经济才有了较为安定的发展环境。宋神宗元丰元年（1078年），经制熙河路边防财用司奏请朝廷允许，在熙州、河州、兰州、岷州，“于近城各更择沃土二十顷为营田，专差使臣等主营”（语见《宋会要·食货》），于是兰城郊部分台地开始得到开发，做为官营农业，发展生产。元丰五年（1082年），又奏请朝廷批准，“将兰州职田改作营田，募弓箭手从1044年开始北宋每年向西夏交纳银绢茶垦耕，而改官员以钱钞顶替职田收入，”（语见郭厚安、李清凌主编《西北通史》第三卷第167页），即将用作开支官员俸禄的耕地改为国家农田，募弓箭手耕种（便于反击西夏人袭击采取的措施）。元丰六年又奏请朝廷批准，“新复境土堡寨渐修筑毕，可兴置营田”，包括龛谷寨在内的四处营田，从厢军和马递铺府中选募，“每人给装钱二千”（语见《宋会要·食货》）。兰州地区大规模的官营农业，不仅解决了北宋收复兰州，经略熙河和河湟所需军粮，也使兰州大片被弃土地、宜耕之地得到复耕和新垦，农业获得了较大发展。根据对《宋史》、《宋会要》及后人研究专著中所载数据的不完全统计，北宋仅官营农业在兰州黄河以南各地复耕、新垦土地达到一千一百顷以上。
北宋还采取多种措施保护畜牧业，设监牧管理官府的养马，以“寓马于农”的政策倡导农户养马。
在自然资源开发和手工业方面，北宋时也有了新的进步。唐代入贡的兰州麸金，在北宋时仍作为土产，大量生产。硇砂也得到开采利用。据《太平寰宇记》记载，宋代兰州主要土产有麸金、香子（即麝香），元丰时还进贡“甘草三十斤”。北宋时候的手工业则以家庭纺织、制毡、皮制业为主，织成的毛褐、麻布、毡毯、皮裘等，成为宋代兰州人的主要日用衣饰品。羊皮筏子的制作也在北宋出现，从黄河上游吐蕃茅女子族吹制“羊皮囊”开始，后在兰州出现，并发展成为当时主要的渡河工具。在商业贸易方面，宋神宗熙宁年间，在州等地设立市易司属下的市易务，管理与西夏、吐蕃的商业贸易，“募牙侩引蕃货赴市易务中贾，私市者许纠告，赏倍所告之数”（语见《宋史》卷186），倡导集中、公开贸易，抑制商贾私市，增加政府收入。宋哲宗绍圣四年（1097年），还在兰州等地收买战马，以作军用。
金夏时期金灭北宋后，与西夏在兰州隔河而峙。在发展经济方面，金继承了北宋时兰州经济恢复与发展的成果。金军占领兰州后，原来北宋的官营耕地由金的官府经营；因战争中逃亡被遗弃的土地则分给猛安、谋克户（猛安、谋克户：女真人部落的组织形式，百户为一谋克，十谋克为一猛安。猛安、谋克首领都是占有奴隶的大小奴隶主贵族），他们再租佃给无地的农民耕种而坐享其成；而大量良田则被大官僚、大地主侵占。这样，大量耕地被恢复耕种，农业逐步得到恢复。由于兰州山地多于川谷，各族劳动人民开始采用多种铁制农具开垦山地，正所谓“泉源疏地脉，田垅上山腰”（当时人张的诗句）。宋代人鲜于的一首诗也形象地描述了人民开垦山地的情形：
“行行未省见平川，云下谁知别有田。山聚邑聚能习险，人愁粒食自耕天。”今天榆中北部山地就是从金代开始开垦的。此外，由于兰地处金夏边界，招募弓箭手耕种的办法仍保留了下来。
手工业方面，在纺织业和皮革加工业继续发展的同时，金属铸造和铁器生产达到新的水平。在西夏统治区，设有专门的铁工院，有铁匠、铸、生铁等多种工匠，能够制造犁、铧、锄、镰、斧、凿、锯、铃、镑、刀、等铁制农具和其他生产工具。尤其是手工锻铁的“冷锻”冶铁技术，在沈括的《梦溪笔谈》中作了很高的评价。冷锻西夏壁画锻铁图而成的铠甲“坚滑光莹，非强弩可入”（语见田况《兵策》）。在金朝统治区，兰州泰和铁钟见证了金人的铁冶铸技术。钟有万斤之重，必须是多炉连铸一次而成，而选矿、冶炼、制模、铸范等等工序，没有对数百人的严密组织和多方面技术的配合运用，是根本不可能完成的。只可惜当时燃料、矿石从何而来，冶铸场地在何处，至今我们难以找到可靠的文字记录。
在商业贸易方面，金朝主要依靠榷场保持与宋、夏的经济联系。
金在南宋交界的地区设十多处榷场，与宋朝进行贸易，而在兰州等地设置三处榷场与西夏进行贸易，于是“严厉禁，广屋宇，以通二国货”，以谋宋、夏之利。金朝把从南宋得来的货物卖给西夏和西、北各少数民族，又把从西夏和西、北各少数民族得来的货物卖给南宋，从中渔利，每年所收税息成为金朝国家财政的一项重要收入。而西夏则利用地处中原与中亚交通往来要道的优势，不仅将自己生产的产品源源不断地输往南宋和金，而且将中亚、回鹘的珠玉、锦织品、药材、调料、镔铁刀、金银器贩往宋、金之境，并对过境商品抽取10%的实物税，又将这些付税的实物卖给金和南宋，从中谋利。在夏、金、宋之间的贸易通道中，兰州是其中的一个重要中转站和交易的场所。
元时期蒙元攻灭夏、金的战争是十分残酷的，兰州经济也因此而遭到严重的破坏。元帝国建立并灭掉南宋以后，实现了“海内统一”，然后采取一系列措施恢复和发展经济。
金代泰和铁钟元代初期，蒙古贵族仍保持着落后的游牧经济，在包括兰在内的北方占领区，把大量所占耕地变为自己的牧场。他们“或占民田近于千顷，不耕不稼，谓之草场，专放孳畜”（语见《代名臣奏议》赵天麟上疏语）。
今永登、皋兰不少耕地就成为了蒙古王公的放牧之地。元世祖至元年间，农业生产受到重视。至元二十三年（1286年），元朝政府向所属各州县颁行《农桑辑要》，要求各地按“蚕桑之术，畜孳之方，天时地利之所宜”发展经济。颁行后“利布四方，灼有明效”（语见《农桑辑要》蔡文渊序）。在今榆中的东南一带实行屯田，归定西屯田提领所领导，恢复垦殖。针对北方气候干旱的情况，元朝政府明确提出“农桑之本，以备旱为先”，并要求“凡河渠之利，委本处正官一员，以时浚治。……地高水不能上者，命造水车；贫不能造者，官具材木给之。俟秋成之后，验使水之家，俾均输其直”（语见《元史》）。据此说来，兰州的水车制造和使用，应始于元朝世祖至元年间，距今700多年。惜实物无存，旧志未载。
由于农业经济的恢复和发展，元朝自仁宗延元年（1314年）至英宗至治二年（1322年），每年能从兰州收购粮食2万石以上，经甘州（今张掖）转运到亦集乃路（今内蒙古额济纳旗）。
宋元时期兰州的人口自公元907年唐朝灭亡到1368年元朝灭亡的461年间，兰州经了五代至宋初时吐蕃占据、北宋与西夏对峙、金与西夏对峙、元朝统一后的隔河分治四个大的时期。兰州的经济在频繁的民族战争和多发的自然灾害影响下，处于破坏——恢复——破坏——恢复的循环中，农桑辑要目录书影兰州的人口也呈现出低水平的徘徊状态。
五代至北宋初，兰州地区居住着汉、吐蕃、吐谷浑、党项、回鹘等多种民族的人口。其中吐蕃族人口最多，大者数千家，小者百十家，不相统一，没有准确的人口记载数。但根据宋元丰年间李宪收复熙河兰会等州的情况分析，当时兰州的吐蕃人不少于万户。北宋与西夏对峙时期，北宋元丰二年（1079年）兰州的北宋统治区人口为643户、2636人。到北宋崇宁元年（1102年）兰州的北宋统治区人口仅为395户、981人。这两组数据显然不是当时兰州的真实人口数。因为这些数字既不包括兰州黄河北部西夏统治区人口，也不包括黄河北部北宋震武军城（今连城一带）人口，还不包括居住在兰州的其他民族人口和各种原因逃避赋役的人口。因此，按今天兰州政区面积和当时人口密度（北宋元丰二年，即1079年陇右人口密度为9.98人/每平方公里）计算，宋、夏对峙时的元丰至崇宁年间，兰州人口密度以陇右密度的1/3计算，兰州人口密度约为3.32人/每平方公里，则兰州人口应不少于3万人（这也是一个过低的估算数）。金、夏对峙时的金大安二年（1210年），兰州的金朝统治区有11360户，59186人（见《金史·地理志》）。如果考虑到兰州的西夏统治区人口，则兰州人口应不少于6万人。由此可见，与宋夏对峙时相比，金、夏对峙时州人口还是有较快增长。元朝前期，在惨烈的民族战争和蒙古军队的残酷屠杀中，兰州人口大幅度减少。当时兰州分属陕西行省的兰州、金州和甘肃行省的庄浪州，至元代至元二年（1290年）时，估算州人口为1.5万多人，其中庄浪州1288人。但这个估算并未将元朝时大量隐漏人口（如王公、贵族、军官、各级官吏所占有的大量奴婢、奴隶、驱丁、农奴等）计算在内。
宋元时期的兰州文宋、夏、金、元统治兰州时期，在恢复和发展经济的同时，教育、文化有了新的发展。这一时期的兰州，北宋道教的兴盛、元代官学的设立，是兰州文化发展的两个亮点。
兴隆山道教北宋重视道教，使之在政治上的势力超过了佛教。宋徽宗更是尊崇道教，道教宫观于是遍布名山，“陇右名山”兴隆山自然也不例外，据说早在晋代时，兴隆山就有了道教，唐宋时香火兴旺，被称为“洞天福地”（见张文玲《兴隆山》第40页）。宋徽宗建中靖国元年（1101年），道教正一派第17代传人秦致通、李致亨在南岳衡山随太虚真人学道，三年后来到甘肃榆中，住县城南门外清虚观，后南寻至兴隆山栖云峰山腰的石窟中修道，因此洞窟坐西向东，名为“朝阳洞”。
秦、李二人诵经修道之余，修缮道观，使兴隆山道教由此勃兴。他们曾游览山景，并即兴在“三圣洞”旁用朱砂各题诗一首。秦致通诗曰：
依天危阁贴重岗，细路萦石磴长；曲涧碧流疏宿雨，夹山红叶映斜阳。
这首诗形象生动地描绘了宋代兴隆山危阁依天、清涧潺流、峰路转、重山红叶的兴隆秋色，犹如道家仙境。李致亨因早年担任宋朝谏议大夫之职，常受奸臣排斥和打击，遂隐居学道。因此，他的诗中便明显流露出仕途失意、隐居修道的无奈之情：
富贵功名久不提，心灰意冷学痴迷；迩来性懒无人识，好向云山深处栖。
秦、李二人在兴隆山栖居、修道十年，于宋徽宗政和二年（1112年）“羽化于榆中城南清虚观”（语见《金县志》）。兴隆山道教因为他们的活动才真正兴盛起来。他们隐居过的朝阳洞到清乾隆五十年（1785年）坍塌，由清代内丹家刘一明重修于“三圣洞”
旁，称“二仙洞”。秦、李二仙的题诗字迹在清康熙年间尚存。金代以后至元朝，兴隆山道教一直由全真道主持，成为陇中道教活动的中心。
兰州城隍庙和东华观城隍本为我国古代蜡祭八神之一。南北朝时就有祭祀城隍的记载。唐代祭城隍已比较普遍，不少文学家、诗人如韩愈等人还撰有祭城隍文。人们祭祀城隍，多是为了求雨、祈晴、禳灾、保安宁。兰城隍庙始建于北宋，以汉将纪信为城隍加以奉祀。由于北宋自收复州到金灭北宋不过四十多年，初建的城隍庙规模不大，后毁于1125年的兰州大地震。金章宗明昌七年（1196年），对兰州城隍庙进行原址重修。重修后的兰州城隍庙成为道教正一派的活动场所。元武宗至大元年（1308年），扩建兰州城隍庙，到元末时，元顺帝至正二十五年（1365年），赵文撰《纪信祠记》，耿仲明刻石立于城隍庙纪信祠。《纪信祠记》说，因纪信诳楚被杀，保护了汉刘邦，使之有了汉朝四百年基业。纪信乃忠诚烈士，所以兰州人“祀之”。碑立三年后，元朝灭亡。以历史人物为城隍加以祭祀，在全国独有兰州城隍庙。宋、金、元时的兰州为不设府的州，所以这座城隍庙还不是府城隍庙。“府城隍庙”之称是清乾隆以后的事情。但城隍庙的连续修建，正反映出北宋、金、元时兰州道教的兴盛。
始建于北宋的兰州城隍庙北宋时，在兰州还修建了东华观和九阳观。东华观初名玄妙观，位于今张掖路城关区人民医院东侧。此观坐北朝南，有通明轮藏阁、三清殿、东华殿三大主体建筑，两侧为东廊、西廊，东廊建有钟楼及天皇、东极、三官等殿，西廊建有鼓楼及紫微、九天、三师等殿。整个建筑布局严整，对称，气势恢宏，是当时城东最大道观。元顺帝至正二十三年（1363年）曾有过修葺增新。
九阳观位于雷坛河西岸，今工人文化宫南部，明代改建为金天观。
元代的官学和社学兰州自西汉至唐宋统治以来，在中央政府倡导下，一直重视发展教育，即使少数民族建立的政权如西秦、西夏、金，无不如此。但史志几无所载，今人难得其详。直到元代，对兰州地方官学的兴办才有了明确的记载。
元朝统治者重视地方官学，先后颁行一系列措施，建立了一套比较完整的地方教育体系。规定地方路、州、县各级官府一律设置官学，“选博学恰闻之士以教之。凡诸生进修者，仍选高业儒生教授，严加训诲，务实成才，以备他日选擢之用”（语见《元史·选举志》）。元至元二十八年（1291年），命各路、县学内设置小学，选请老成者教之，也可以自愿招师或自从父兄学习。“凡师儒之命于朝廷者，曰教授”。甘肃行省为管理地方官学，设置甘肃儒学提举司。在中央和行省的倡导、组织之下，元英宗至治二年（1322年），判官傅梦臣建金县县学；顺帝至元五年（1339年），兰州知州姚谅创建兰州州学（位于今兰州二中址）。兰州州学、金县县学均讲授《四书》、《五经》，教以儒家各经典及南宋理学大家朱熹的注疏。社学是对农村青少年进行普及教育的教育单位，社学形成于元代，与元朝统治者对农民和农业的控制政策有直接的关系。据《元史》记载，元世祖至元二十三年（1268年），朝廷作出了这样的规定：
劝农立社，尤一代农政之善者。……诸县所属村疃，五十家为一社，择高年晓农事者为社长。增至百家，别设社长一员。不及五十家者，与近村合为一社；社远人稀不能相合，各自立为社者听。社长专以教劝农桑为务。社长亦奖勤罚惰，催其趁时耕作，仍于田塍树牌，书某社某人地段，设长以时点视。
元代“社”的组织是后世农业社组织的渊源。社的基本功能就是把农民严格控制起来，劝其趁时从事农业生产，从而安定社会秩序。由于社的建立具有稳定性，推行农业耕作技术，进行封建伦理教育就有了社会组织基础。因此，元朝廷同时规定：“每社立学校一，择通晓经书者为学师，农隙使子弟入学，如学文有成者，申复官司照验”（语见孟宪承《中国古代教育史资料》）。到了元成宗大德四年（1300年），元朝廷重申：
（每社必须设立）学校一所，择通晓经书者为学师，于农隙时月，各令子弟入学，先读《孝经》、《小学》、《书》，次及《大学》、《论》、《孟》、《经》、《史》，务要各知孝悌忠信，敦本抑末，依乡原则，出办束修。如自愿立长学者听若。积久学问有成者，申复上司照验。
到成宗大德六年（1302年），元朝廷再次强调：“王政必以农桑庠序为先”，所以各社社长的主要职责之一便是：“立学师，每社农隙教诲子弟，教悌忠信，勤身肥家，迁善远罪。”各地按察廉访官都必须认真“劝课农桑，勉效学校”（语见欧阳周《中国元代教育史》）。
在元朝政府的法令、政策规定下，社学于各地纷纷建立，当时的庄浪州（永登）、兰州、金州（榆中）自然不能例外。后世农业社的“冬学”也正源于此，足见元代社学对后世的深刻影响。
宋元兰州的战略地位自秦设榆中县、西汉设金城县、金城郡以后的汉唐千余年间，州成为中原王朝阻隔羌匈、经营河西、开拓西域、护卫京师和保障丝路畅通的战略要地。也曾是魏晋南北朝时期民族大融合的核心地区之一。
宋元四百多年间，在汉族与党项，女真与汉族，女真与党项，蒙元与党项、女真、汉族的争夺中，兰州以其地扼南北之势和疏通东西之利，在宋、夏、金、元的经营战略中有着不可替代的地位。明末清初一位大学者顾祖禹在他的《读史方舆纪要》中有一段十分精辟的分析：
隋、唐盛时，驰逐河湟，未尝不以兰州为关要。及广德以后，兰没于吐蕃，而西凉不复为王土。大中间，兰州亦尝顺命，而仅用羁属矣。宋元丰四年，李宪败夏人，始复城兰州。元初，夏人求复得之，朝议欲割以畀敌。孙路言：“自通远至熙州，才通一径，熙之北已接夏境。今自北关濒大河城兰州，然后可以蔽。若捐以与敌，则一道危矣。”穆衍言：“兰州弃，则熙州危；熙州危，则关中震动。唐失河湟，西边一有不顺，则警及京都。今若委兰州，悔将无及。”遂不果弃。明时自州以北，常为寇冲，往往设重兵驻此，保障西垂。州诚自古圉之地矣。
顾祖禹把兰州放在历代中原王朝的经营西北大战略上，分析州的地位和作用，得出了符合历史实际的正确结论。他提到的“元初，夏人求复得之，朝议欲割以畀敌”一事，正是北宋与西夏争夺中的一件大事。
元丰四年（1081年）北宋收复熙州、兰州，设立熙河兰会路后，打通了兰州经河湟去丝绸之路青唐道的路线，夏在北宋西北的势力被严重削弱，联络厮政权从西、北两面重压北宋的图谋被窒息，经济、贸易也受到重大损失。西夏自然不甘心。元元年（1086年）宋神宗死，宋哲宗继位，起用司马光为相。司马光一向反对王安石变法，对王韶按宋神宗、王安石决策开拓熙河、收复州，设立熙河兰会路的一系列重大成果也当成王安石变法的内容，极力否定。司马光当政后，尽废新法，并按西夏收回兰州的无理要求，要把兰州、熙河全部放弃。作为大史学家，编纂了《资治通鉴》的司马光在兰州地位问题上如此目光短浅，反而斥责朝臣是“见小忘大，守近遗远，惜此无用之地”，遭到群臣反对。孙路、穆衍据理力争，并抱着大宋舆图向宋哲宗分析利害，司马光的倒行逆施才未得逞。就在此间，西夏与厮政权阿骨打密谋相约攻打北宋，商定取胜后州、定西两城归西夏，熙、河、岷三州归厮。元二年七月，双方倾全力进攻北宋，熙河告急。宋军分两路进攻阿骨打，而西夏见宋军兵力强大，连获大胜，未能也不敢如约出兵配合，阿骨打全军溃败，厮政权从此衰落。阿骨打遂于第二年遣使北宋，贡物谢罪，正中司马光下怀，急忙下令熙河息兵。
收复兰州、保住兰州，北宋就接通了与厮的联系，沟通了自兰州西去丝绸之路的青唐线，使被西夏阻隔的丝路河西线贸易通过丝路青唐线得以继续。
北宋灭亡后，金夏对峙，兰州的地位对于两国来说，依然十分重要。特别是在军事防御、经济交流两个方面，兰州不可或缺，据《金史》记载，金朝大大提升了原北宋兰州的地位，将原兰州下等州提升为上等州，并驻刺史，统领兰州防御。原兰州辖一县增为辖定远、龛谷、阿干三县。增设两城、三堡、三镇、一关，构成互为犄角、前后照应的防御系统。而西夏也不甘示弱，以卓罗和南监军司统领的西夏南部边防部队横居黄河北岸，虎视南岸兰州，遇黄河结冰则倾力南侵，甚至曾一度占据兰州城。在经济交流方面，金、夏更是充分利用了兰州在贸易中转方面的地理优势，通过榷场进行贸易往来。中亚、西域和西夏的物产通过兰州等榷场，输往金地、南宋，而南宋、金国的物产又输往西夏、中亚。金、夏都在兰州中转贸易中分获巨利。
元朝实现国家大统一和疆域大拓展，兰州成为大元帝国的腹地小城市。在军事上，不再需要以兰州为基地经营西北。在交通上，不再以兰州为必经之地去河西、西域（元朝时形成的三条中西陆路交通干道都不经过兰州）。但是，兰州却是去河湟、西藏的重要起点。在经济上，兰州的粮食贸易、茶叶贸易、各民族物产的集散贸易却发展起来，明清兰州茶马互市的兴盛即始于此。
