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汉元朔二年（前127年），汉武帝击败匈奴楼烦王、白羊王，收复河南地（辖境今巴彦淖尔盟乌加河以南、鄂尔多斯高原），将原有九原郡改为五原郡，又增设朔方郡，郡治在三封县（今巴盟磴口县哈腾套海苏木的陶升井，又称麻弥图库庙古城）。
朔方郡下设10县，在今海勃湾地区设置沃野县。
元狩三年（前120年），筑沃野县城（今海勃湾区北新地古城）。
汉元狩二年（前121年），南匈奴浑邪王附汉后，乌达地区为武威郡之北境地。
东汉末年到三国、晋、十六国时期，活动在北方草原的少数民族匈奴、鲜卑、羯、氐、羌号称“五胡”，大多进入长城以南，移居黄河流域。
他们互相争战或者与中原王朝较量，形成长时间战乱局面。
魏晋时，今乌达地区为西部鲜卑所据，南北朝时为前凉、后凉、北凉所割据。
东晋大兴二年（319年），羯族石勒强盛起来，尽得黄河流域中、下游广阔地区，建立后赵国。
今海勃湾地区属后赵之朔州朔方郡。
前秦建元二年（366年），后被前秦、前燕所取代，河水以西归前秦，为氐族苻坚所统治。
海勃湾地区属前秦朔方郡。
后秦皇初二年（395年），羌族姚兴部兴起，夺得前秦西部地区，称为后秦。
姚兴在北部广阔地区设朔方郡，辖今海勃湾地区。
太元十六年（391年），魏王拓跋魏攻打朔方郡（辖今巴盟南部和伊盟北部）的铁弗部刘卫辰。
卫辰被打败后部众四散，辖地尽失，变成魏的统治地域。
义熙三年（407年），匈奴族铁弗部首领赫连勃勃强盛，在今伊克昭盟、陕西北部地区建立夏国，建都于统万城（今陕西靖边县北，俗称白城子），辖地曾北达黄河，置幽州于大城（今伊盟杭锦旗东南），占有今巴盟南部、鄂尔多斯高原。
夏胜光四年（431年），夏国被北魏拓跋鲜卑族所灭，辖境归北魏。
共17张乌海市隋时，海勃湾地区属突厥汗庭之西境，为东突厥游牧地。
仁寿二年（602年），属肃州，治所在福禄（今甘肃酒泉）。
唐贞观元年（627年），分天下为十道，绥、银、丰、胜等州属关内道。
关内道的灵州是隋朝灵武郡管辖地区，是黄河由南向北的东岸狭长地带，包括今鄂托克旗西部、鄂托克前旗西部及海勃湾地区。
乌达地区，隋属甘州，治所在永平（隋改名张掖，今甘肃张掖）。
八世纪安史之乱后期至九世纪中叶曾属吐蕃。