秦王朝与西汉王朝时期，宁夏民族移民历史主要是匈奴民族的大迁徙，随着秦王朝的强盛，占据宁夏北部的匈奴族被迫离开宁夏回到蒙古草原。但当秦王朝衰亡时，西汉初年国力比较弱的情况下，匈奴又乘机进占宁夏北部，实现了新的大迁徙。在两汉时，还有一支重要的少数民族也入居宁夏地区，并留下了鲜明的历史印迹，这就是羌族。总体上来说，汉族与匈奴、羌族在宁夏地区的迁徙、融合、交流，实际上就是彼此势力的相互消长，当一方的势力较强时，对立方的势力就会退缩出宁夏地区，而当占据宁夏地区的势力较弱时，另一方则乘虚而入，呈现此消彼长的历史规律。
匈奴族是中国北方的古老民族，其祖先为“夏后氏之苗裔，日淳维”，“殷时奔北边”。匈奴族长期在蒙古高原上逐水草而居，活动于南达阴山、北至贝加尔湖之间，是北方一个强大的游牧民族。战国后期，匈奴已进入奴隶制社会，其政治机构日臻完善，最高首领为单于。战国后期，中原地区展开激烈的兼并统一战争，匈奴遂乘机南下，入居河套以南地区（今内蒙古五原一带），并逐渐达至宁夏北部。匈奴贵族主张向外掠夺，因此他们规定：“斩首虏赐一卮酒，而所得卤获因以予之，得人以为奴婢。故其战，人人自为趋利。”匈奴族“随美草甘水而驱牧”，“因山谷为城郭，因水草为仓禀”。长期的游牧生活形成其吃苦耐劳、善于骑射的民族特点。匈奴“宽则随畜，因射猎禽兽为生业，急则人习战攻以侵伐，其天性也，匈奴人尚武，不甘人下，以战死为荣”。秦始皇建立秦朝时，当时秦在陇西、北地、上郡之北筑长城以拒胡，即匈奴。根据秦长城在宁夏地区的走向来看，当时宁夏固原以北，都为匈奴族的驻牧地。战国秦长城的起点，在今甘肃临洮县北30里之杀王坡三级台地上，从此向东南进入渭源县境，又东经陇西县进入通渭县，向东北经静宁县出甘肃进入宁夏。在宁夏先东向经西吉，再东北、东南向经固原、彭阳又折向东北，出宁夏再进入甘肃，东北向经镇原、环县、华池出甘肃，进入陕西。此为战国秦长城在宁夏的大致走向，战国秦长城以北，即今宁夏大部都属于匈奴族所据。秦始皇三十二年（前215年），派大将蒙恬攻打匈奴，攻占了河南地，即今内蒙古黄河以南到战国秦长城之间的地域，其中有今甘肃、宁夏黄河以东地区的鄂尔多斯草原。匈奴被驱逐到黄河以北，蒙恬在掠取河南地后，立即“自榆中并河以东属之阴山，以为四十四县，城河上为塞”。宁夏北部历史上第一次并入到中原王朝的版图之内。
秦末，秦二世胡亥欲诛杀防守北部边境的蒙恬，蒙恬被逼无奈，只好自杀，在秦末农民大起义的战火中，守卫在秦国北部边塞的士卒纷纷逃散，秦朝的北部边境非常空虚，在这种情况下，匈奴趁秦防线残破，又重新占领了宁夏北部以及河套地区，汉朝建立时，秦长城以北的地区重新成了匈奴游牧之地。汉初，由于秦国国力衰弱，无力对匈奴进行大规模的反击，匈奴一直占据着宁夏北部地区。
匈奴在秦汉以前，尚未见诸史料。在单于冒顿时，灭东胡，西击破月氏，南并河套以南的楼烦、白羊王部，势力非常强大。冒顿单于是匈奴发展史上一位雄才大略的人物。他对匈奴历史的贡献，可以同秦始皇统一六国相媲美。楚汉相争时，他东面击败东胡，虏其民众畜产；西面击败大月氏，使自己的驻牧范围向西推进；南面趁中原内乱之机，渡过黄河，再次夺回了被蒙恬攻占的河南之地，与汉以“故河南塞为界”，至朝那（今宁夏彭阳县）。其全盛时期，有骑兵30万人，成为北方的一大强国。汉文帝前元十一年（前166年）冬，匈奴单于率骑兵14万，大举南下，攻入北地朝那、萧关（今宁夏固原东南），北地太守被杀，人口畜产被掠夺一空，趁势挺进到彭阳（今甘肃镇原东南）。匈奴单于派兵袭击焚烧回中宫（今陕西陇县西北），其候骑进到东距长安仅300里的甘泉宫（今陕西淳化西北）附近。汉文帝急忙调骑卒10万人屯驻长安周围以备匈奴进一步进犯，又派张相如为大将军，大举反击，双方20多万人激战一月，匈奴终于不支，退兵而去。
在经过汉初长期的休养生息后，汉朝的国力得到了很大的提高，到汉武帝时期，反击匈奴的时机成熟了，经过多次的战争，匈奴外患终于得到了解除。汉武帝元狩二年（前121年），在卫青、霍去病等的打击下，终于将匈奴的势力驱至漠北，收复了包括宁夏北部在内的广大河套地区和河西走廊。匈奴昆邪王杀休屠王，并将其众4万人来降，汉武帝置五属国以处之。其中有安定属国，属国都尉治三水县，又可称为三水属国，三水县在今宁夏同心县清水河之东，与甘肃环县接界。被安置的匈奴降民集中居住，并保留游牧的经济生活类型和社会习俗。与此相关的历史古迹有同心倒墩子汉代匈奴墓葬。1983年和1985年，在同心县东南的倒墩子村发现了30多座匈奴人的墓葬，出土有透雕的龙龟、牛等图案的铜牌以及五铢钱等。其中的五铢钱、龙龟图案等，证明生活在安定属国的匈奴人在保持本民族原有的游牧文化特征的同时，也与相邻的汉族有着密切的经济文化交流。
在西汉时期，不仅有匈奴族在宁夏境内居住，其他民族如月氏、羌等族也在境内有过活动。西汉时，曾游牧于西域的月氏人内附，有一部分被安置在现宁夏南部固原地区的隆德县境内，西汉政府特设月氏道以利辖制。东汉时期被撤销建置。
新莽末年，安定三水（今宁夏同心县东）人卢芳，因“百姓”思念汉朝，谎称自己是汉武帝的曾孙刘文伯，“诳惑于安定间”，并联合三水属国羌、胡，起兵反莽。派人与西羌、匈奴“结和亲”，匈奴拥立卢芳为上将军、西平王。后又拥卢芳为帝，命卢芳弟卢程为中郎将，对抗光武帝的统一事业。从这条史料可以看出，在新莽年间，今安定郡内居住着不少匈奴、羌等族胡人，以至于可以拥立卢芳进行割据叛乱。
羌人，也是宁夏民族史上的一支重要力量，在两汉时期十分活跃。中国历史上有关羌人的记载，是从战国开始的，被称为西羌。据《后汉书》记载：西羌出自远古时期与华夏族作战的三苗部落。战败后，被流放到了三危地区，即汉水上游一带。以后又向西迁徙，所居无常，依随水草，不事耕作，以畜牧为业，还处于原始部落时期，没有君臣。父死而妻其后母，兄亡而纳其寡嫂。因此其国没有鳏寡孤单之人。强大的部落之间互相攻打，唯一的法律就是杀人者偿命。以战死为吉利，以病终为不祥，崇尚武力。由于长期生活在条件艰苦的西北高原地区，生存能力很强。据史载，其妇人产子亦不避风雪。
羌人的男性始祖是无戈爰剑。据史籍记载，他应该是西戎部落的人。在秦厉公时期，被秦国抓来当奴隶。后来逃回西戎。秦人追捕他，他藏在岩石的洞穴中得以逃脱。在逃亡后，与一个没有鼻子的女子相遇，并结为夫妇。这女人觉得自己面貌丑陋，于是用头发把面部覆盖起来，成为羌族的一个习俗。到了诸羌地区，无戈爰剑把在秦国为奴时学到的农业与畜牧业技术传授给羌人，使羌人由狩猎经济过渡到以畜牧为主、兼营农业的综合性经济。羌人部落的生产技术和文化得到了很大的提高，部落也得到了很大的发展。后来一些比较强大的部落成为了酋豪，长期生活在青海、甘肃一带的河湟地区。汉安帝永初五年（111年），朝廷派骑都尉王弘等征发金城、汉阳等地的羌族、骑兵出征西域，由于各郡官吏在征发时急促强迫，又加之羌民疑惧，行至酒泉时，多有逃散，诸郡合兵搜捕逃散者，羌民大惊，麻奴兄弟与其部族逃出安定，西出塞外。于是羌族诸部互相联络，用木棍、菜板等为武器，起兵反抗，掀起了东汉第一次大规模的羌族大起义。整个宁夏地区都成为羌族与东汉激战的前沿，安定、北地太守及政府官吏闻风而逃，北地郡太守因失守北地而下狱死。北地郡治被迫从宁夏境内的富平县（今宁夏吴忠市境内）迁到池阳（今陕西泾阳县），安定郡治从临泾（今甘肃镇原县）迁到美阳（今陕西扶风县东）。汉顺帝永建四年（129年）九月，北地、安定、上郡又迁回原地。汉顺帝永和六年（141年），先零羌酋滇零于北地（今宁夏吴忠西南）建立政权，众羌人推滇零为“天子”，封官授印，以丁奚城（今宁夏灵武市东南）为都城。势力最盛时，地域范围包括陇东地区、陕西北部和宁夏全部，还有山西的河东、上党、甘肃陇右等地。此次起义长达12年，建立了羌族历史上的第一个政权。汉安帝永初五年（112年），滇零病死，子零昌袭天子号，因年幼，狼莫协助其事，以杜季贡为将军，使其守丁奚城。在宁夏南部固原地区，东汉政府设置了护羌校尉进行统治。元初三年（116年）五月，汉度辽将军任尚领匈奴兵万人，击败零昌于灵州（今吴忠市西北），零昌败往北地（今吴忠市西南）。六月，护羌校尉任尚破丁奚城，进而击败零昌，次年，任尚遣刺客刺杀杜季贡、零昌。第一次羌族起义被镇压。东汉永建四年（129年）九月，安定迁至临泾（今甘肃镇原县东），北地仍迁回旧地，汉顺帝派郭璜督散居在外的原三郡居民，修复城郭，各还旧县。此后，羌族又先后发动了两次大起义，宁夏一直是重要的战略前沿，羌族起义军和汉军在宁夏境内发生了多次战争。迁居于宁夏境内的羌族或被歼灭，或被收降。
东汉章和元年（87年），匈奴屈兰、胡都须等50多部，约20万人，到云中、五原、朔方、北地降。
可见，秦汉时期，民族进出宁夏的大迁徙是很频繁的。