元朔二年，汉武帝派卫青出云中以西至陇西，击胡之楼烦、白羊王于河南，遂取河南地。然后大臣主父偃向武帝上疏，“盛言朔方地肥饶，外阻河，蒙恬城之以逐匈奴，内省转输戍漕，广中国，灭胡之本也。”武帝接受这一建yi，当年即置朔方郡（今内蒙乌拉特旗东）和五原郡（在今包头西）。后又于元朔四年置西河郡（郡治今府谷西北）。河套平原还有云中郡、定襄郡。北地、上郡的北部也延伸到河套地区。武帝又在郡下设县。
至西汉末，朔方郡有县十，五原郡有县十六，云中郡有县十一，定襄郡有县十二。汉武帝在设置朔方郡的次年（前126年），遣将军苏建筑朔方城，“复缮故秦时蒙恬所为塞，因河而为固。”它郡亦相继筑城。新设置的县也在筑城，如朔方郡之临戎县城，为武帝元朔五年筑，其三封、沃野两县为武帝元狩三年所筑。太初三年夏，武帝遣光禄勋徐自为筑五原塞外列城，西北至罗朐，游击将军韩说将兵屯之。
河套地区所筑之城，既是郡县治所和军事防守的据点，又是一个地区最重要的居民点。西汉虽然在三次战役中取得重da胜利，但退居漠北的匈奴仍有强大的进攻能力，机动性强的匈奴骑兵仍经常窜入河套地区进行骚扰，如元鼎五年，匈奴“入五原，杀太守。”
太初三年秋匈奴大入云中、定襄、五原、朔方，杀略数千人，并将徐自为所筑塞外列城尽行破坏。征和二年入上谷、五原，杀略吏民。昭帝时，匈奴还曾在入侵五原、杀略数千人之后。数万骑南旁塞猎，行攻塞外亭障，略取吏民去。故在当时的情况下，从内地新迁来的人民是不可能散居于野外的。
匈奴退出后，河套成为空旷之地，汉武帝从内地大规模迁民以充实这一地区。其中规模最大的有三次，分别在三大战役结束的当年。元朔二年春，第一次战役结束，当年夏，政府“募民徙朔方十万口”。
元狩二年夏，第二次战役结束，其年秋，“则陇西、北地、河西亦少胡寇，徙关东贫民处所夺匈奴河南、新秦中以实之。”元狩四年春，第三次战役结束，其年冬，“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。”
这一次规模最大，河套地区移人恐不下三、四十万人。此后小规模的迁民经常进行，如《汉书?武帝纪》载元狩五年，汉“徙天下奸猾吏民于边”。根据《汉书?地理志》西汉元始二年数ju统计，至西汉末河套共有县九十，户三十万余，口一百四十六万余（北地、上郡、西河三郡有部分地盘不在河套范围以内，其户口数均以二分之一计）。
终西汉一代，河套徙民估计约百万人。而与河套同步开发的河西地区才有二十八万人，仅及河套的五分之一。
王莽时匈奴重新占领河套，“于是边民流入内郡”。东汉初年刘秀采取收缩政策，西、北边郡多被放弃。建武二十六年，匈奴发生内讧，南单于归附，东汉重新开始对河套的经营。“于是云中、五原、朔方、北地、定襄、雁门、上谷、代八郡民归于本土。
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