匈奴崛起于战国后期的阴山河套，自秦统一六国后，面临的最大边患就是匈奴。由于听信了方士卢生“亡秦者胡也”的神仙箴言，又为了巩固北部边防，解除匈奴所带来的威胁，秦始皇于三十二年（公元前215年）“使将军蒙恬发兵三十万人北击胡，略取河南地。”在秦的打压下，匈奴被迫向北退却了七百余里，不再敢进犯秦的北部边疆。

第二年，始皇将过去秦、赵、魏三国所修的长城加以修缮扩展，使其西起临洮，东至山海关，延绵五千余公里，从而加强了秦在河套地区的防御。除了通过修筑长城来抵御匈奴的入侵，秦始皇还于三十三（公元前214年）年再次出兵匈奴，“西北斥逐匈奴。自榆中并河以东，属之阴山，以为十四县，城河上为塞，又使蒙恬渡河去高阙、阴山、北假中，筑亭障以逐戎人。”

无论是长城的修建，亦或是北击匈奴的军事行动，秦始皇防守的重点区域都在河套地区，更因为河套临近咸阳，这里的边防设施的最终目的在于拱卫关中和咸阳。由于河套地区临近秦都咸阳，具有重要的战略地位，秦始皇便于三十五年（前212年）开始修筑直道，想以此来确保都城的稳固。直道和长城，都是秦朝抵御匈奴南下侵扰的有力屏障。在秦始皇的一系列军事活动下，匈奴族逐渐北迁，但由于河套是匈奴与北方诸族的久居之地，他们仍然觊觎着这片土地，伺机南下。三十七年（公元前210年）始皇在出巡的道中死去，秦二世胡亥即位，翌年，陈胜、吴广起义爆发，秦王朝瓦解，匈奴趁中原战乱之机南渡，恢复了对河套地区的控制。

匈奴在楚汉相争之际复据河套，并迅速壮大成为一个领域广阔的军事大帝国，它以推行军事侵略扩张为基本国策，这严重的威胁着初建的西汉政权。西汉建国之初，中原社会经济残破，劳动力不足，国力衰微，很难抵御匈奴的进攻，故自汉高祖至文、景之世的六七十年间，汉对匈奴一直采取着和亲的政策并“岁奉匈奴絮缯酒米食物各有数”，以此巩固初建的政权。但是，西汉委曲求全的和亲政策并未奏效，匈奴与西汉王朝的军事对抗也就无法避免了。通过六十余年的休养生息，到汉武帝即位之时，西汉王朝的国力已经非常充实了，汉朝积极准备着反击匈奴的战争。

公元前127年，汉将军卫青全线出击匈奴,大获全胜，“于是汉遂取河南地，筑朔方，复缮故秦时蒙恬所为塞，因河为固。”至此，汉恢复了秦时的疆域。汉武帝后又采纳主父偃的建议，置朔方郡，来巩固其在河南地的统治。但匈奴并不甘于河南地的痛失，常常南下反攻，西汉也多次出兵远击匈奴，使北部边民饱受战争之苦。匈奴衰落不能立国，西汉王朝的经济也日益凋敝，在这种情形下，西汉开始调整对匈奴的政策，由战争转向了和平。

汉宣帝时，匈奴陷入了四分五裂的状态，统治阶级内部也发生了内讧，呼韩邪单于审时度势，决意归附汉朝，这开创了汉匈两族友好关系的新局面。汉元帝时昭君出塞，更是为汉匈两族关系的和平发展起到了重要的推动作用，在这一相对和平的时期，河套地区也得到了恢复和发展。东汉初建之时，由于其政治、军事力量都较为薄弱，对匈奴也只能采取被动的防守措施，匈奴频繁扰边，河套地区战乱不断、发展中断，经济也大为衰退。

建武二十四年，“匈奴奥健日逐王比自立为南单于”，匈奴分裂为南北二部，南匈奴顺势归附东汉。归附后的南匈奴被东汉政府安置在河套地区，并允许其入居塞内。北匈奴见势也做出求和的姿态，后被东汉所接纳，但其依旧时常侵犯北边，东汉出兵反击。北匈奴最终在“南部攻其前，丁零寇其后，鲜卑击其左，西域侵其右”的窘况下，被迫远引而去，势力得到瓦解。东汉末期，匈奴势力不复从前，日渐被新起民族鲜卑所取代，其中亦有大量的匈奴人融入鲜卑。鲜卑人在河套地区驻牧生活，成为主宰河套的民族势力。魏晋南北朝时期，整个中国陷于战乱纷争之中，各少数民族先后进入中原，河套地区成为北方少数民族进行军事、政治活动的中心地带。

匈奴族的前赵，氐族的前秦和后秦，以及鲜卑族的代和北魏等，都曾全部或部分的占领过河套地区，其中，匈奴族赫连勃勃所建立的大夏国，其统治的中心区域就在河套地区。入居河套的民族向中原发展，占据中原的民族也试图将统治范围扩展到河套地区，因此，河套成为兼并战争的主要战场。西晋末年和十六国时期的割据局面被拓跋鲜卑所建立的北魏结束了，它将河套地区纳入了自己的版图。

北魏统一了中国北部后，在经济、文化上都有所建树，其中，施行于河套地区的均田制、兴水利、广垦田等举措，都有助于河套地区农业的恢复与发展，各少数民族在河套地区日趋融合，畜牧业也繁荣起来。但到了北魏末年，由于政权内部纷争导致了分裂，加上诸族人民起义，河套地区经济的恢复和发展再次中止了，突厥族于此时趁势强大起来。