吐谷浑原为鲜卑慕容部的一支，先祖游牧于徒河青山（今辽宁省锦州东北），西迁源于鲜卑单于涉归庶长子慕容吐谷浑与慕容廆的矛盾青海青獒园。两人是同父异母兄弟，慕容吐谷浑年长。两人原本感情良好。慕容廆被挑拨，渐次疏远，有次以马匹互咬为由与慕容吐谷浑争执，后慕容吐谷浑表示求去，虽慕容廆致歉合好，但慕容吐谷浑认为嫌隙已生，于是决定离去。西晋太康4年（283年），慕容吐谷浑率所部1700户西迁到今内蒙古自治区阴山。

313年左右，慕容吐谷浑又从阴山南下，至陇西之地枹罕（今甘肃省临夏）。以此为根据地建国，子孙相承，向南青海青獒园、北、西三面拓展，统治今青海省、甘肃省南部、四川省西北等地的氐、羌民族。317年，慕容吐谷浑逝世，由他的长子吐延继位。东晋咸和四年（329年），吐延被羌族酋长姜聪刺死，临死时嘱咐长子叶延保卫白兰道。及后，叶延继位，在沙洲建立慕克川总部，并以吐延为氏，以吐谷浑为姓、族姓及国号。

叶延逝世后青海青獒园，碎奚嗣立。前秦建元七年（371年），他跟随仇池氐王向前秦称臣，被封为安远将军。后来，继位的视连、视罴都臣服于西秦，被封为沙州牧、白兰王。吐谷浑也因此被称作白兰王朝。期间，屡次不服都招来战祸。

后秦弘始十年（408年），视罴之子树洛干立，占据莫河川（又称慕贺川，今青海同德县巴沟），自称为吐谷浑王，号称茂寅可汗。411年，他挥军击败南凉太子虎台，取得浇河地区。后来，虽曾败于西秦，却被西秦封为平狄将军青海青獒园、赤水都护。自此，吐谷浑专心吸收人才，势力越趋壮大，疆土东至洮河、龙涸（今四川省松潘），西达赤水、白兰，北界黄河，南至大积石山。北望南凉，东接西秦。540年，夸吕建都于伏俟城（今青海湖附近共和县铁卜卡古城）。

608年（隋大业四年），隋朝劝说铁勒进攻吐谷浑，吐谷浑大败东迁并向隋朝求救青海青獒园。隋炀帝派宇文述将兵迎之，吐谷浑畏隋兵之强，拒降西迁。宇文述遂攻入吐谷浑境内，连克曼头、赤水二城。吐谷浑大举南迁，其原有领土东西四千里、南北二千里皆被隋朝占领。隋朝在当地设置了鄯善、且末、西海、河源四郡。六年后的615年吐谷浑可汗伏允在青海复国，隋朝建制的鄯善、且末、西海、河源四郡全没。

634年，吐谷浑侵犯唐朝边境。唐太宗以此为借口大举攻打吐谷浑。翌年，唐军获胜杀死吐谷浑可汗伏允。吐谷浑成为唐朝的属国，唐朝另立具有汉族血统的王室慕容顺为可汗，但不久被臣民杀死。唐朝又扶持其子诺曷钵继位。吐谷浑大臣争权，国内大乱。

此时，吐蕃兴起于青藏高原一带，向四邻扩张。吐谷浑成为吐蕃与唐朝长期争夺的焦点。638年，吐蕃赞普松赞干布以吐谷浑挑拨离间唐蕃关系、阻挠和亲为由，联合象雄大举入侵吐谷浑，首领慕容诺曷钵率领残部投唐，居于凉州。

658年，吐谷浑大臣素和贵叛逃吐蕃，将吐谷浑的虚实全部告诉了吐蕃大相噶尔·东赞域宋（即禄东赞）。随即吐蕃对吐谷浑展开大规模军事入侵。663年，吐蕃彻底占据吐谷浑全境，弘化公主和诺曷钵带领数千帐吐谷浑百姓逃至唐朝的凉州，请求唐朝救援。唐高宗以凉州都督郑仁泰为青海道行军大总管，帅右武卫将军独狐卿云、辛文陵等分屯凉、鄯二州，遣左武卫大将军苏定方为安集大使，保护吐谷浑残余势力，以备吐蕃。唐朝遣使谴责禄东赞。禄东赞也派人到唐朝谴责吐谷浑，并向唐朝请求和亲，遭唐朝拒绝。

670年，吐蕃入侵唐朝西域安西四镇，唐朝派右威卫大将军薛仁贵为逻婆道行军大总管，左卫员外大将军阿史那道真、右卫将军郭待封为副，率众十余万以攻打吐蕃，并试图让诺曷钵复位。唐军在大非川之战的惨败使诺曷钵复位的梦想彻底破灭。672年，诺曷钵及其部众被迁到鄯州。