在元代以前，陝西和甘肅由於地處於河西走廊、戰爭頻繁，因而兩個地區的行政區劃也是隨著邊疆戰事的勝敗而分分合合、繁覆多變。
到了元代，中央政府分別設立了陝西和甘肅行省。元代的政治中樞稱中書省，在各地的分設機構稱行中書省，簡稱行省。現在“省”的稱謂便是從元代的“行省”演變而來。
元代陝西行省的轄區包括今陝西全境、甘肅蘭州以東、內蒙古伊克昭盟中部以南各地。甘肅行省的轄區則僅包括黃河以西的七路、二州。
到了明代，中央政府又廢除甘肅行省，在元代陝西行省的基礎之上設立陝西布政使司，俗稱仍為陝西省，管轄的範圍“東至華陰(與河南、山西界)，南至紫陽(與湖廣、四川界)，北至河套，西至肅州(外為邊地)”，管理今陝西和甘肅各地的行政。又設立西都指揮使司(簡稱都司)，管理陝甘地區各衛所軍政。
但是，在位於西安的陝西都司控制遙遠的河西諸衛，不免鞭長莫及，所以公元1379年便在甘肅鎮(即甘州，今甘肅張掖)設置陝西行都指揮使司(行都司)，轄境基本上相當於元代甘肅行省的主要地區，實際上又開啟了陝甘分治的端倪。
明代的“巡撫”是中央派往各地監督和指導軍政事務的大臣。明中葉以後，巡撫逐漸由臨時之職變為常設之職，並逐漸凌駕於布政使與都指揮使上，成為地方軍政大權的實際主持者。
明代中葉，由於陝西布政使司(即陝西省)的管轄範圍較大，所以，明中央政府在陝西省設立了四個巡撫，分別為陝西、延綏、甘肅、寧夏巡撫。其中甘肅巡撫負責管理在公元1379年建立的陝西行都司(即元代的甘肅行省地區)。
後來，統一的陝西布政使司逐漸失去作用，甘肅地區和陝西地區由於隸屬於不同的巡撫，從而使陝西和甘肅的分治局面初步形成。
清初，由於陝西的邊防問題已不復存在，寧夏、延綏二巡撫先後被裁革，而甘肅巡撫則移駐蘭州。到康熙二年(1663)始設甘肅省，“析臨洮、鞏昌、平涼、慶陽四府置甘肅省，移右布政使治之”。而左布政使仍駐西安，管理西安、延安、鳳翔、漢中四府及興安州。於是形成一省二治的局面，史稱陝甘分治。而陝甘軍隊的領導機關一陝西提督署也遷到位於左、右二布政司之間的固原地區(今屬寧夏回族自治區)。至此，陝甘實際上已經分治，但名義上仍屬一省，這在當時的行政區劃中是個特例。
康熙六年(1667)，陝西右布政使司改為鞏昌布政使司，左布政使司改為陝西布政使司。康熙七年(1668)鞏昌布政使司移駐甘肅巡撫所在地蘭州，並改稱甘肅布政使司，通稱甘肅省。至此陝甘分治的過程最後完成，歷史上與陝西聯繫密切的甘肅分出去了，而和陝西原來一直不相屬的漢江流域(漢中、安康地區)則逐漸歸屬陝西，近代陝西省的疆域至此固定下來。
有意思的是滿清入關後順治二年，清政府又在陝西布政使和巡撫上面設置了正二品的陝甘總督，總管陝西、甘肅和伊犁三省的軍民政務。陝甘總督的正式官銜為總督陝甘等處地方提督軍務、糧餉、管理茶馬兼巡撫事，其職責是“掌治軍民，總制文武，察舉官吏，修飭封疆”，是清朝九位最高級的封疆大臣之一，等於又給陝西、甘肅巡撫找了個爹。
有清一朝陝甘總督的設置，在清朝前期的119年間變化極為頻繁，管轄範圍一度包括川、陝、甘、晉、三邊地區，光緒年間新疆也劃入的管轄範圍，名稱也一度改為川陝三邊總督，山陝總督、陝西總督，總督衙門駐在地也由開始的西安、漢中，在乾隆二十九年遷到了蘭州。陝甘總督是個要職，所以清朝開國以來都是由旗人出任，直到了雍正三年年羹堯謀逆嶽鍾琦接任，才開始由漢人擔當的歷史。由於陝甘重要的地位，所以很多歷史名臣都曾出任過陝甘總督，比如年羹堯、嶽鍾琦、尹繼善、福康安、林則徐、左宗棠、曾國荃等等。
左宗棠
不過需要注意的是，甘肅在清康熙五年(1666)陝、甘未分治以前，因為當時陝甘為一省，所以甘肅並未單獨立志，甘肅省志皆總載於《陝西通志》。但是由於《陝西通志》是以陝西為主，所以在記述邊陲之地的甘肅地區時，不免會出現簡略記述，甚至漏列的缺點。
直至雍正六年(1728)，清王朝下令各省編修通志，並正式任命太子少保文華殿大學士仍管川陝總督印務查郎阿、吏部尚書署川陝總督兼甘肅巡撫劉於義、甘肅巡撫許容纂修《甘肅通志》。今共編有乾隆《敕修甘肅通志》、宣統《甘肅新通志》、民國《甘肅通志稿》、《甘肅鄉土志稿)和中華人民共和國成立後纂修的《甘肅省新志》等五部甘肅通志。
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