魏晋南北朝是敦煌历史上最复杂多变的时期，政权更替频繁，先后经历了曹魏、西晋、前凉张氏、前秦苻氏、后凉吕氏、西凉李氏、北凉沮渠氏、北魏、西魏、北周等10个政权的统辖，其中西凉李嵩还曾定都于此，使敦煌在历史上第一次成为国都。这一时期敦煌的辖境也多次变化，历史上以“敦煌”命名的州郡、军镇等行政区划中，首推北魏时期敦煌军镇所辖的范围最大。这一时期敦煌的经济与文化得到了长足发展，令敦煌闻名遐迩的莫高窟就开创于前凉统治下的公元366年，这一年乃是敦煌石窟艺术的起点。
魏、蜀、吴三国鼎立时期，曹魏控制着中国的北方，河西敦煌归曹魏统辖。
在一些清廉的地方官吏的努力下，敦煌的经济生活很快进入了正常发展的轨道，人口逐渐增加，社会环境基本安定，这种情况大约一直延续到曹魏末年。
西晋王朝对敦煌郡县，又作了一番调整。
西晋政府领有河西敦煌后，继续沿用曹魏以来的各项政策，使这一地区得以延续魏时的繁荣。随着西晋经营西域活动的展开，敦煌的经济与文化更获得了新的发展。西晋时敦煌商业发展很快，与经济发展同样重要的是文化的进步。
除儒学之外，晋时道教也开始在敦煌流行起来。
在继承和发扬传统文化的基础上，西晋时的敦煌还进一步接纳了佛教文化。