进入战国时期，民族西迁活动次数更多，规模更加扩大。秦献公（前384-前362）欲复穆公之迹，兵临渭首，灭狄、戎，于是再次引起西羌部落的迁徙，卬羌畏秦之威，将其种人附落而南，出赐支河渠西数千里，到达酒泉、敦煌之南山中，后来有少量进入居延海地区。在此前后，参狼羌迁至武都，白马羌迁至广汉（川西北），牦牛羌迁至越嶲。西迁各族又推动了原在张掖、酒泉间的若羌向西迁徙，分布于罗布泊至葱岭间的昆仑山中。这批羌人的西迁，历史很远，战国时期，人数在不断增加。
    与羌有关但属不同族系的氐人，也伴随羌人迁徙。秦汉史籍中常见的氐族，实际就是甲骨文中的鬼方，又称翟、狄等。有一部分西南下，较早进入渭水流域的中上游地区，道、狄道等都是他们遗留的地名。又有一部分继续西迁，河西走廊出现了氐池、氐置水等名称。这些名称虽首见于《汉书·地理志》，但其迁入的时间不会晚于战国时期。他们与羌杂处，后来一部分人随羌人迁居西域南山中。
    秦称霸西戎时，西戎八国中有义渠之戎、朐衍之戎等。义渠原在山陕交界的西河郡，以后迁至安定、北地郡，汉代部分进入张掖一带，仍有王，部落内部首领又称千（户）长，人数不少。朐衍之戎迁到张掖以北绿洲，汉字别以“居延”称之，居延泽、居延水、居延塞等都是因该族曾居于此而得名，后来又迁至天山以北，一度为匈奴、乌孙争夺的对象。
    大夏人的西迁，在中亚引起巨大震动。春秋时，大夏人居甘肃南部大夏河流域，后来迁至河西走廊。汉张骞出使时，大夏已在大宛西2000余里妫水（阿姆河）南立国，都城为蓝氏城。张骞在大夏国见邛竹杖、蜀布，据称来自身毒。汉武帝为取近道使大夏，大动人力物力开辟从四川、云南通印度、大夏的路线，终因山势险峻，终莫得通。大夏所得的邛杖、蜀布云来自身毒，并非由四川经云南至印度，而是经甘肃东南、青海高原进入印度北部，大夏人西迁和羌人西迁，都曾有人经由此路，邛杖、蜀布或许就是他们带去的。当时华夏族的政治军事力量虽然没有达到这里，而民族迁徙活动早已多次取道这条路线。
    秦、汉王朝，是我国统一多民族中央集权制国家形成、巩固和大发展时期，也是民族关系的大发展时期。这时，北方的匈奴族逐渐兴起，登上历史舞台。战国后期，这批新起的匈奴人南下，逐渐统一了商周以来活动在这里的猃狁、犬戎、丁零、鬼方、屈射、新犁、林胡、楼烦、白羊等，建立起草原南北第一个大国，与秦抗衡。秦汉之交，冒顿单于乘中原楚汉相争，无暇北顾的机会，四面发展，势力更加强大。
    匈奴国家的强盛，推动了西北民族的大迁徙，西击走月氏，接氐羌。
    战国时期，月氏是西方大族，原与大夏一度共居河西走廊，大夏西迁后，月氏占有其地。月氏极盛时期的疆域，东至今宁夏固原一带（汉月氏道），西过张掖、武威的古代盖臧（姑臧）城，据记载为月氏所筑，大概就是月氏的都城。匈奴兴起时，月氏势力强大，头曼单于不得不将其长子冒顿送月氏为质，防止月氏从西面来的进攻。后冒顿逃出，回国夺权，即单于位，西击走月氏，月氏大部迁酒泉、敦煌间，这是第一次大迁徙。《括地志》所记月氏居地，即指这次大迁徙后的情况，整个河西走廊，都有月氏分布。西汉文帝即位后不久，单于罚右贤王使至西方求击月氏，从此，月氏大部分别沿天山山麓、昆仑山麓西迁，先至那林河上游，后因乌孙来攻，继续西南迁，建大月氏国，这是匈奴追击下的第二次大迁徙。当时仅有一部分老弱不能走者，留在酒泉、敦煌间的祁连山下，被称小月氏。这次大迁徙，从后来张骞报告中所说大月氏控弦者可一二十万分析，除去沿途吸收的其他民族成分外，说西迁大月氏人约在10万上下，大概不会过分。
    继月氏之后为乌孙。乌孙是蒙古草原西部南下的民族，至河西走廊北侧，与月氏共居，游牧为生。两族共居期间，双方互有矛盾，大月氏攻杀其王，夺其地，王子由部人抱亡匈奴，单于抚养长大，使其掌西部各族。后强大，虽羁属匈奴，但不肯参加朝会。匈奴占领河西，昆莫率领族人西迁，最后击败大月氏新占领的地区，在赤谷城建立起国家。乌孙西迁时的人数史无记载，强大时户12万，口63万，其中杂有塞种、大月氏种人，乌孙人约在数十万之多。
    大月氏、乌孙西迁，后面都有匈奴追逐，匈奴西方王将也率部众向西迁徙。匈奴击灭月氏，定楼兰、乌孙、呼揭及其旁二十六国皆以为匈奴，能统治这样广大的地区，天山南北的匈奴人已经不少。后来，匈奴接连失败，大批人向西迁徙，特别汉匈争夺西域期间，匈奴向西的迁徙人数更多。日逐王先贤禅降汉时，就有人口12000余（车师地区）；常惠与乌孙兵共击败匈奴右谷蠡王庭（济木萨尔北），获其名王、贵族及将以下39000余级。仅此二例也可说明匈奴西迁人数之多。到东汉时期，西部匈奴人数更是成倍增加。
    西汉武帝时期，汉开河西，通西域，中原各族人民向西域的迁徙不仅数目大，而且经常化，其中包括官吏、使者、商人、戍卒、甲骑、屯兵、技匠等等，数百年间，未曾间断。各族人民进入西域，为西域的经济、文化发展，促进中西文化交流做出了积极贡献。