После объединения Севера царством Цао Дин Фэн, назначенный императором Вэнь-ди правителем области Дуньхуан, продолжил заложенный при Западной Хань курс на охрану западного региона. Занявший его место в первый год правления Мин-ди (227 г.) Цан Цы старался ограничить власть местной аристократии, помогал нуждающимся, поощрял смешанные браки и благоволил купцам из западных стран, что привело к росту социальной стабильности, увеличению рождаемости и развитию торговли (Записи о трех царствах: цзюань 16. История династии Вэй. Жизнеописание Цан Цы» [ «Вэйшу. Цан Цы чжуань»]). В 249 г. правителем области был назначен Хуанфу Лун, который значительно способствовал развитию техники обработки земли и созданию орудий производства, что дало толчок к дальнейшему развитию земледелия в округе (Там же).
Во времена Ранней Лян (313376 гг.) политическую власть удерживал клан Чжан с центром в округе Увэй на востоке Хэси, однако Дуньхуан по-прежнему оставался важным стратегическим пунктом для контроля над западными территориями. В 345 г. три округа, Дуньхуан, Цзиньчан и Гаочан, были объединены под военным контролем наместника инородческого военного округа Сиюй (Сиюй духу), начальствующего пристава Уцзи (Уцзи сяовэй) и великого пристава Юймэнь (Юймэнь дахуцзянь) в округ Шачжоу со столицей в Дуньхуане, а начальствующий пристав Сиху (Сиху сяовэй) Ян Сюань [25: цзюань 9] был назначен его правителем. Согласно записям третьего цзюаня «Карт и схем правителя округа Шачжоу» [ «Шачжоу дуду фу ту цзин»] из дуньхуанских рукописей, составленных местными чиновниками во времена Тан, Ян Сюань собрал людей для строительства ирригационных каналов, сооружения шлюза Уши, плотин и каналов для орошения полей; было построено пятнадцать каналов, и в память об этом народ называл его «Солнцем[3], открывающим каналы». Ян Сюань также продал десять тысяч ху собственного зерна, чтобы купить камень для строительства водоспуска Пиху к каналу Бэйфу на севере города, который предотвращал его разрушение водой. Кроме того, правитель округа Шачжоу Инь Дань возвел к юго-западу от городской стены семь ли ирригационных каналов, за что получил прозвище «Луна[4], открывающая каналы» [26].
Во время династии Ранняя Цинь (376387 гг.), основанной племенем ди, столица находилась в городе Чанъань. В 376 г. Ранняя Цинь захватила Раннюю Лян, в том числе Дуньхуан, а в 382 г. циньская армия Люй Гуана напала на Куча. Для того чтобы закрепиться на западных территориях, в 385 г. Фу Цзянь отправил туда из района Цзянхань десять тысяч дворов, из которых более семи тысяч добрались до Дуньхуана. Такое переселение способствовало дальнейшему экономическому росту Дуньхуана и развитию земледелия.
Причиной падения Ранней Цинь стала битва при реке Фэйшуй. Полководец Люй Гуан вернулся из Центральной Азии в Хэси и основал в Лянчжоу (Увэй) династию
Поздняя Лян (386403). В 395 г. в Поздней Лян разразилась смута, «тысячи семей бежали с востока из Увэй и Чжанъе на запад в Дуньхуан и Циньчан», что способствовало очередному притоку рабочей силы в Дуньхуан. Позднелянский правитель округа Дуньхуан Мэн Минь возглавил строительство оросительных систем на юго-западе протяженностью в двадцать ли, за что был прозван «Мэном, открывающим каналы» [26]; эти системы сыграли важную роль в дальнейшем развитии сельского хозяйства.
В 400 году Ли Гао в Дуньхуане провозгласил себя правителем Западной Лян, не подчиняющимся увэйской власти Поздней Лян. Это был первый случай в истории, когда Дуньхуан стал столицей независимого государства. Согласно записям третьего свитка «Карт и схем правителя округа Шачжоу», Ли Гао для рассмотрения политических и военных дел построил в Дуньхуане следующие залы и покои: Гундэдянь, Цзингунтан, Цзяньатан, Цяньдэтан. Кроме того, в честь своего отца он возвел храм Сяньван и организовал местную школу на 500 учеников [26]. Из Хотана, Шаньшаня и других западных государств прибывали послы на высочайшую аудиенцию и для подношения подарков [26]. Дуньхуан обрел статус столицы. Однако после того как Цзюйцюй Мэнсунь захватил Позднюю Хань и провозгласил создание Северной Лян (401439 гг.), новая династия стала представлять большую угрозу и для Западной Лян. Ли Гао вынужден был постоянно бороться с вторжением со стороны своего соседа, поэтому в 405 г. перенес столицу в Цзюцюань, перевезя с собой двадцать три тысячи дворов, что значительно ослабило Дуньхуан. В 420 году Северная Лян разбила армию Ли Синя, второго правителя Западной Лян, и государство погибло, хотя младший брат Ли Сюнь продолжал сопротивление в Дуньхуане. В 421 году Цзюйцюй Мэнсунь лично возглавил двадцатитысячное войско, чтобы взять штурмом Дуньхуан, воины Ли Сюня воспользовались каналами, пытаясь незаметно выйти из города, но были схвачены. Ли Сюнь, потерпев поражение в последней битве, покончил жизнь самоубийством, а Цзюйцюй Мэнсунь «устроил в городе кровавую расправу» [25]. Здоровые мужчины были убиты, численность населения сократилась, Дуньхуан пришел в еще больший упадок.