五代十国时期，辽（契丹）基本统治今巴彦淖尔市境，在今乌拉特前旗乌梁素海北驻应天军。西夏开运元年（1034），党项族李元昊建西夏。西夏在今乌拉特后旗置黑山威福军司（治所兀剌海城）。西夏政权统治今巴彦淖尔市绝大部分地区，只乌拉特中旗海流图以东和乌拉特前旗乌拉山以北地区属辽天德军统辖地。西夏大庆四年（1142），西夏王朝统辖今巴彦淖尔市全境。元至顺元年（1330）时，甘肃行省兀剌海路治所兀剌海城（在今乌拉特中旗中南部），管辖今乌拉特后旗和乌拉特中旗与乌拉特前旗大部及后套地区；乌拉特前、中二旗东部一部分地区属中书省德宁路管辖；今磴口县地区属甘肃行省宁夏府路管辖。