汉武帝元狩二年（121年），骠骑将军霍去病在河西大败匈奴，斩首4万余级，降汉4万余人。说明当时河西至少有8万人。后汉武帝将匈奴浑邪王及其所率的4万余众安置于陇西、北地、上郡、五原、西河五郡，置“五属国”以处之，河西地区出现了“空无人”的局面。为了巩固河西边防，有效地将新开之地迅速纳入郡县统治体系之下，汉武帝在河西“设四郡、据两关”的同时，开始向河西地区组织大规模的移民实边，并逐步建立完善县乡里基层组织。
关于向河西的移民数量，史书上有这样的记载：
《史记·匈奴列传》：“是后匈奴远循，而漠南无王庭。汉度河自朔方以西至令居，往往通渠置田官，吏卒五六万人，稍蚕食，地接匈奴以北。”
《汉书·平准传》：太初元年（前104年），“初置张掖、酒泉郡，而上郡、朔方、西河、河西开田官，斥塞卒六十万人戍田之”。但这次屯田实边的60万人不只到河西。“河西则指武帝所设四郡，即使以四个地域平均分配，河西亦应有田卒15万人”。
《史记·大宛列传》：“汉武帝太初三年（前102年），益发戍甲卒十八万酒泉、张掖，北置居延、休屠以卫酒泉”。从上面三次有数字记载的移民来看，“西汉前期向河西的移民不下40万”，而酒泉一带至少也有10万移民，会水的移民应该在1万人左右。其中规模最大的一次移民是元狩四年（前119年）冬，“有司言关东贫民徙陇西、北地、西河、上郡、会稽，凡七十二万五千口”。此次移民虽未提及河西，但有研究表明，这时原“会稽”二字系衍文，而移民地区则包括河西在内。
此后，汉朝又陆续向河西移民。当时迁往河西者，“或以关东下贫，或以抱怨过当，或以悖逆亡道，家属徙焉”。汉代河西的编户，基本上就是由这些人组成的。史载，汉成帝永始二年（前15年），将作大匠解万年因“妄为巧诈”，奏建昌陵未成获罪；故关内侯陈汤既与谋其事，又妄言惑众，“于是汤与万年俱徙敦煌”。这些获罪的官员，往往是举家甚至举族迁徙而来的。
招徕流民到河西安置的情况在居延汉简中也有反映。如：(www.xing528.com)
简15.言流民三月三日发觻得，至表 E.P.T59：623
本简出土于汉甲渠侯官遗址破城子，上下均残缺。从简文看应是甲渠候官的中呈文书，大意是说某年三月三日有一批从觻得到表是的流民经过。在官方文件中明确提到流民出发的时间、地点和目的地，可见他们不是漫无目的四处漂泊的流民，而是政府有计划招徕或强制迁往河西的。此外，新出居延汉简中还有“三千四百八十五人敦煌郡”的残简（ E.P.T65：450，与其同出的纪年简绝大部分集中在宣帝甘露元年（前53年）至新莽时期，故本简或亦属西汉后期。简中前往敦煌郡的“三千四百八十五人”可能也是发配到该地的“徙民”。
汉简中还有很多押送囚徒到河西某地的记载。如居延汉简有：“山觻得二人送囚昭武，四月旦见徙复作三百七十九人……”（ H34.9+H34.8），可见囚徒之多。敦煌马圈湾汉简有“送囚效谷”（D118A）、“富昌队长宋恭，送囚龙勒”（D266）、“送囚诣官”（D1626）等。这些刑徒或驰刑徒，除了戍守边塞外，还被广泛用于筑城、屯田、修桥、治道、伐茭、运输、日迹、候望、投递邮书和其他各种劳役，而且数量很大。
经过汉武帝对河西的大规模经营，有大量内地移民迁入，许多退役的戍卒也携家带口留居河西，从而使会水人口迅速增加，会水一带地广人稀的局面有了很大的改善。《汉书·地理志》记载了全国103个郡国的户口，其中包括酒泉郡人口数的记载。《汉书·地理志》载：武威郡户17581，口76419；张掖郡户24352，口88731；酒泉郡户18137，口76726；敦煌郡户11200，口38335。当时河西共有人口280210。这是西汉末平帝元始二年（2年）的人口数。颜师古注：“汉之户口，当元始时最为殷盛，故志举以为数也。”可以看出，当时酒泉郡在西汉末户口“最为殷盛”之时，人口达到11万多，按当时的九县平均，每县1.2万余人。酒泉郡人口密度每平方公里超过1人。这个人口密度在当时全国属最低，真可称得上是“地广民稀”了。
王莽时期，甘肃人口大幅下降。因改制所引起的社会经济、政治等各方面的混乱以及官僚、地主、豪商“缘而为奸”，肆意剥削、压迫人民，“使农商失业，食货阻废，民人到涕泣于市道”，对社会经济造成极大破坏，使人口不断下降。
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