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民国时期
辛亥革命以后，废除了清代的府、州、厅制。民国初期实行省、道、县三级制。民国元年（公元1912年），甘肃共设7 道，下辖77县，即兰山道（治皋兰县，清兰州府地）、宁夏道（治宁夏县，清宁夏府地）、西宁道（治西宁县，清西宁府地）、泾原道（治平凉县，清平凉、庆阳府、泾州、固州、化平川厅地）、渭川道（治天水县，清秦、阶二州地）、安肃道（治酒泉县，清肃州、安西二州地）、甘凉道（治武威县，清甘、凉二州地）。1914年，改省的长官民政长（民国初期称都督）为巡按使，道的长官道尹为观察使（后改称道尹），次年，又改巡按使为省长。
北伐战争以后，民国16年（1927年），废除道的建制，改县的行政长官县知事为县长。随着军阀混战局面的结束，国民党政府对行政制度作了一些调整。1928年，划甘肃西宁道属之西宁、大通、乐都、循化、贵德、巴燕、湟源等７县，另建青海省；同时划甘肃宁夏道属之宁夏、宁朔、灵武、盐池、平罗、中卫、金积、豫旺（原镇戎县，今固原县）等8 县和宁夏护军使所辖的阿拉善额鲁特、额济纳土尔扈特2 部地，成立宁夏省。区划调整分置以后，甘肃省辖64县，1929年增置到68县，增设了永靖（1929年析临夏县地设置）、和政（1929年析临夏、临洮县地置）、康县（1928年析武都县地置永康县，后改康县）等县。后来，在少数民族地区原设拉卜楞设治局（1926年析循化县地设置，1928年改为夏河县）、康乐设治局的基础上，又陆续增置洮西设置局（1932年置）、卓尼设治局（1937年置）、肃北设治局（1938年置）。从1934年开始，甘肃省在县的行政建制之上，又新设立行政督察专员公署，作为省的辅助机关。这是国民党发动反共反人民的内战的产物，其目的在于推行和强化法西斯统治，镇压各族人民的革命运动。1934年开始在皋兰、固原、临夏等地设置行政督察专员公署，以后陆续增设。到1944年增加到9个，即：岷县（第一）、平凉（第二）、庆阳（第三）、天水（第四）、临夏（第五）、武威（第六）、酒泉（第七）、武都（第八）、临洮（第九）行政督察区（专员公署）。至解放前夕，甘肃省共设9个行政督察专员公署，辖71县、1 市（兰州市，1941年正式设市）、3局（卓尼、肃北设治局、湟惠管理局）。
大革命时期，甘肃就有中国共产党领导的革命活动。1932年3 月，正宁县四村塬周围72个村相继成立了革命委员会，建立了我省第一个工农民主政权。同年，成立了中共甘宁青特委。1933年3 月，建立中共陕甘边特委。不久，陕甘边区苏维埃政府于1934年11月在华池县荔原堡诞生。接着华池、庆北（1936年与华池县合并）两县也成立了苏维埃政府。红军长征进军甘肃，突破天险腊子口，进入宕昌县境，通过渭河封锁线，召开哈达铺、榜罗会议，一、二、四方面军三大红军主力在会宁县胜利会师，进一步促进了陕甘的革命活动。1935年11月，根据中华工农民主共和国中央执行委员会的决定，陕甘边区根据地划为陕甘省。1936年7 月，改陕甘省为陕甘宁省，驻地迁往甘肃曲子，辖区在甘肃境内的有华池、环县、曲子、固北、赤庆、定环等县。1937年1 月，中共关中特委派代表与国民党代表谈判，将正宁、宁县“一分为二”，国民党在其白区设两个县，共产党在红区设新宁、新正县，隶属关中分区。同年，陕甘宁省划分为三边分区和庆环分区。庆环专署辖华池、曲子、固北（后并入环县）、赤庆（后并入华池）、环县、定环（后分别并入环县和定边）6 县，另在原统战区设陕甘宁边区陇东办事处，领导庆阳、合水、镇原、宁县的抗日救亡运动。1940年3 月，庆阳、合水、镇原3 县正式建立抗日民主政权。同年4 月，陕甘宁边区政府决定建立陇东分区，在庆阳设立陇东分区行政督察专员公署，辖华池、环县、曲子、庆阳、合水、镇原6 县。1949年6 月，宁县、正宁两县划归陇东分区管辖。