宋元时期

北宋建立后，行政设置改道为路。宋初设陕西路。之后，行政区划变化，陕西的大部分归兴军路(治所在今西安市)管辖；今麟游、周至以西，南至凤县、留坝、属秦凤路(治所在今甘肃省天水市)；今佛坪、镇巴以西属利州路(治所在今汉中市)；今宁陕、石泉以东属京西南路(治所在今湖北省襄樊市)；今神木、府谷、佳县属河东路(治所在今山西省太原市)；今榆林、横山、靖边、定边等县为西夏据有。

1038年，党项人李元昊建立大夏，陕北部分地区为其控制。宋夏之间时战时和几十年，陕北是主要战场之一。1040年至1042年，范仲淹知永兴军、陕西经略安抚招讨副使、兼知延州(今延安)，今延安市嘉岭山下留有范仲淹手书石刻和“范公井”等遗迹。从1078年开始，沈括知延州4年，经营陕北边防。1127年，金灭北宋。当年12月，金将洛索率军进攻关中，大掠后退走。1128年8月，金军再攻关中，陕北大部和关中东部均为金占有。金在今陕西境内设有京兆府路(辖今铜川、韩城以南，乾县、武功以东，镇安、山阳以北，治所在今西安市)、鄜延路(辖京兆府路以北至米脂、保安，治所在今延安市)、还有凤翔路(京兆以西，治所在今凤翔县)、庆原路(今陕西淳化、永寿诸县西北属之，治所在今甘肃省庆阳市)、河东北路(今神木、佳县、吴堡诸县属之，治所在今山西省太原市)、利州西路(今凤县、留坝、略阳诸县属之，治所在今略阳县)、利州东路(利州西路以东、京兆府路以南诸县属之，治所在今汉中市)。今榆林、横山、靖边、定边诸县仍为西夏所占。

1206年，蒙古汗国建立。1222年11月，蒙古将领木华黎率军先后占领同州(今陕西大荔县)、蒲城。1230年6月，蒙古军破金京兆(今西安市)；10月占领同(今大荔县)、华(今华县)等陕西东部；次年4月占领凤翔，8月破凤州(今宝鸡西南)，占兴元(今汉中)、洋州(今洋县)。1234年，金灭。1253年，蒙古大汗分封诸王，关中成为忽必烈的封地。1271年，忽必烈迁都燕京(后改为大都)，国号为“元”。1272年，忽必烈封第三子忙哥刺为安西王，建藩于陕西。元代在路之上设行中书省。陕西行省(治所在今西安市)的辖地包括今陕西全境，还有甘肃兰州以东和内蒙古伊克昭盟中部以南各地。元代中叶，安西王府被废除，安西路改名奉元路。

宋元时期，陕西经济特别是农业经济有较大的恢复和发展，以水利事业较为突出。宋仁宗庆历年间(1041－1048)，陕西灌田面积由宋初2000顷扩大到6000顷，回升到唐中期的水平。北宋中期，陕西粮食连年丰收。宋仁宗皇佑三年(1051)，陕西转运使包拯上奏云：“陕西累岁丰熟，今秋又大稔”。(《续资治通鉴·长编》卷171)耀州瓷的生产在北宋达到鼎盛时期。石油的使用和开采也始于宋元。沈括在陕期间，对陕北石油进行了详细考察，断定：“石油至多，生于地中无穷，不若松木有时而竭”，“此物后必大行于世”(《梦溪笔谈》)。范仲淹经略西北时，已以石油作军中照明与燃料之用。沈括还亲自试验以石油燃烧产生的烟黑制墨，获得成功。到了元代，陕北石油的开发与利用又有新的发展。当时已在延长、延川凿井采油。石油除用于照明、制墨、军用之外，还用于治疗牲畜疥癣等皮肤病，政府已把石油纳入正式贡赋之中。中国是世界上最早发现与利用石油的国家，而陕北则是中国最早发现与利用石油的地方。