匈奴被漢朝打敗后，鮮卑脫離了匈奴的控制，到東漢時期，漢朝打敗北匈奴，北匈奴的一部分向西逃去，而留在漠北的十余萬匈奴人被鮮卑部族兼并，鮮卑迅速發展壯大。鮮卑是繼匈奴之后在蒙古高原崛起的古代游牧民族，秦漢以來，鮮卑民族是影響中華文明進程最為持久的北方游牧民族。
作為北方的游牧民族，鮮卑并沒有融合為一個統一的部族，而是分為五個部落，分別是慕容部、宇文部、拓跋部、段部、禿發部和乞伏部。三國時期，鮮卑慕容部在首領莫護跋的帶領下，從鮮卑山遷徙到了遼西地區。因協助司馬懿平定遼東公孫淵有功，便在棘城（今遼寧義縣）建立了自己的政權，而莫護跋就是慕容鮮卑的第一代首領，并歸附于曹魏政權。
莫護跋的孫子慕容涉歸即位后，將都城從棘城遷到遼東郡（今遼寧遼陽），此時的中原政權已經是西晉，慕容涉歸被西晉朝廷封為大單于。隨著鮮卑慕容部的逐漸強大，慕容涉歸的野心逐漸顯露，他把目光投向中原王朝，開始頻頻襲擾西晉邊境。最終慕容涉歸還是被西晉的安北將軍嚴詢所打敗。
無論是中原王朝，還是北方的游牧民族，都是經受不住權利的誘惑而造成內部的相互殘殺和失和。慕容涉歸去世后，鮮卑慕容內部因權利的爭奪而分裂。慕容涉歸有五個兒子和一個弟弟，他的嫡長子慕容廆繼承了首領之位；他的庶長子慕容吐谷渾分得1700戶部眾。然而慕容涉歸的弟弟慕容珊卻趁機篡奪了首領之位，并派人追殺慕容廆。最終慕容珊被部下殺死，眾人迎立慕容廆為部族首領。
慕容廆之所以能坐上鮮卑慕容大單于的位置，取決于它的出身，他是父親慕容涉歸的正妻生的，屬于嫡出。而慕容吐谷渾才是慕容涉歸的長子，是小妾生的，屬于庶出。所以慕容吐谷渾雖然是長兄，但是無緣大單于寶座。
對于慕容吐谷渾來說，從內心是不服這個弟弟的；對于慕容廆來說，這個兄長始終是個隱患，兄弟之間內心存在了芥蒂。作為游牧民族來說，盡管兄弟已經分家，但是大家還是在同一片草原上放牧。有一年春天，馬到了發情期，兄弟倆之間的幾匹公馬為爭搶一匹母馬，相互決斗。結果更多的馬加入了大戰，兩家馬匹腳踢撕咬，一家的馬匹在混亂中受傷。這場戰斗并沒有人的參與，純粹是馬之間的爭斗。結果引發了慕容廆的不滿，并逼迫其庶長兄慕容吐谷渾離開。于是慕容吐谷渾帶領他的1700戶部眾離開遼東。
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慕容吐谷渾帶領著他的部眾一路西行，走陰山，從陰山南下，經河套南，度隴山，最后定居在白蘭山(今天的青海省都蘭縣附近)。以此為據點，向南、北、西三面拓展，地盤大致在今天的甘肅南部、四川西北和青海一帶。
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中國最東端的烏蘇里江到最西端的帕米爾高原，直線距離為4880公里。慕容吐谷渾的決定注定了這個長途跋涉的艱難——歷時30年。吐谷渾“離家出走”時正是中原王朝西晉的末期，那時多亂，先是王朝內部廝殺，然后，就是長達近300年的割據混戰。
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慕容吐谷渾不但長壽，而且多子多孫，他活到了72歲，留下了60個兒子。慕容吐谷渾去世后，其長子慕容吐延即位，在位13年，被羌人首領姜聰殺死，慕容吐延有12個兒子，其長子慕容葉延即位為首領，當時年僅十歲。后來慕容葉延在沙洲（今青海省貴南縣）建都，并且做出了一項重大改革，他舍棄慕容的姓，開始以吐谷渾為姓，自此鮮卑慕容部就成為吐谷渾，慕容葉延也就成為吐谷渾葉延，其后代均以吐谷渾為姓。吐谷渾自此成為了族名和國名。
雖然慕容葉延徹底抹掉了鮮卑慕容部的印記，但吐谷渾的主體仍然是鮮卑人，并逐漸與其他民族融合。吐谷渾人始終沒有忘記自己的遼西故土，他們的墓葬，墓門全部朝向東北方向，隱含著對家鄉的眷戀。
慕容葉延在位23年，穩定了吐谷渾政權，自此吐谷渾開始成為西北的一大勢力，并開啟了擴張之路。其勢力范圍東道現在的甘肅南部，四川西北，南至青海南部，西到新疆若羌、且末，北至祁連山。
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吐谷渾政權是在五胡十六國那個混亂的時代背景下建立的，之所以能獨善其身，并且發展壯大，離不開其采取的“左右逢源”的策略。吐谷渾就蝸居在青海一帶，為了生存，先后臣服于鮮卑乞伏部建立的西秦政權和鮮卑禿發部建立的南涼政權。
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保持吐谷渾持續發展的一個最重要因素，則是連續幾代吐谷渾王重用儒生。鮮卑人皆傾慕中華，吐谷渾也不例外。吐谷渾深受中原文化影響，史載其官制“蓋慕諸華為之”，長史、司馬、將軍、尚書、郎中等官制皆與中原相同，吐谷渾雖然以畜牧也為主，但河湟之地已開始農耕。
當中原地區混亂交戰正酣之時，吐谷渾卻悶著頭擴張自己的領土。到其政權第9位首領吐谷渾阿豺在位期間，兼并羌氐，吐谷渾已經發展到了一個占據青海北部及甘肅大部的政權，其控制區東到龍固（今四川省松潘縣），西至白蘭（今青海湖西），北至黃河，南到大積石山（今青海省果洛州瑪沁縣的阿尼瑪卿山），地方數千里，號為強國。
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隨著中原進入南北朝時期，吐谷渾已經將“左右逢源”的策略玩得爐火純青，它先是向南朝的劉宋政權稱臣納貢，尋求庇護；后來鮮卑拓跋部建立的北魏政權統一北方后，吐谷渾又歸附北魏。為了得到北魏的庇護，吐谷渾甚至將北魏的敵人胡夏末代皇帝赫連定擒獲送給了北魏。這一時期的吐谷渾已經將勢力擴張到隴西郡與金城郡。
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在南北朝時期，吐谷渾雖然是一個獨立的政權，但名義上仍臣屬于南北兩朝，其首領也被赫連夏、劉宋等封為河南王。此外，吐谷渾利用其中西交通要沖的地理位置，與柔然和西域諸族也聯系密切，成為絲綢之路的中繼站和橋梁。
南北朝后期至隋初，吐谷渾首領慕容夸呂統治時期，開始自稱可汗，吐谷渾以青海湖西岸伏俟城為都城，從此青海湖流域成為吐谷渾的政治中心。
伏俟城遺址隋朝統一天下之后，吐谷渾俱隋朝國力，遣使稱藩于隋。吐谷渾夸呂還為自己的兒子吐谷渾世伏娶了隋朝光華公主為妻，與隋朝通婚并保持良好關系，是吐谷渾生存的原則之一。
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然而，隋煬帝繼位后，聽從寵臣裴矩“胡中多諸寶物”的建議，決定征服吐谷渾。公元609年，楊廣以“西巡”為名出兵吐谷渾，吐谷渾可汗吐谷渾伏允西逃。楊廣在吐谷渾故地設置西海、河源、鄯善、且未四郡。不過，隋朝末年天下大亂，吐谷渾又乘機復國。
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唐朝初年，此時的吐谷渾還是奉行自己那套百年不變的“左右逢源”的策略，一方面頻繁派使者去長安稱臣納貢，另一方面逮著機會就在唐王朝的西部邊境搞小動作。
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唐太宗李世民對吐谷渾可一點都沒客氣，派大將段玄志攻打吐谷渾，吐谷渾伏允再次向西逃走，唐軍一直追到青海湖后撤軍，沒多久，吐谷渾再次卷土重來，此時，唐太宗派出名將李靖、侯君集等將領率大軍攻打吐谷渾，這一次唐軍打敗了吐谷渾主力，殺敵俘虜無數，吐谷渾可汗吐谷渾伏允自殺身亡，其子吐谷渾伏順投降唐朝，獨立的吐谷渾政權不存在，成為唐朝的藩屬國。
大唐攻滅吐谷渾之時，青藏高原松贊干布治下的吐蕃國崛起。吐蕃的北部便是吐谷渾，而吐谷渾便成了大唐與吐蕃的必爭之地。吐蕃為了向北擴張，開始攻打吐谷渾，吐谷渾不敵吐蕃，被其滅國。其可汗吐谷渾諾曷缽與弘化公主出奔涼州。唐朝徙其部眾于靈州之地，同時置安樂州，以諾曷缽為刺史，子孫仍世襲青海王名號，直至大唐貞元年間慕容復死后為止。
據史書記載，唐末的吐谷渾移居河東，又稱退渾、吐渾。至五代時期，吐谷渾散居各地，曾附屬于沙陀李克用。后晉石敬瑭將燕云十六州割讓給遼國之后，吐谷渾又附屬于契丹，再后來便多同化于漢民族和其他民族之中，因而十一世紀以后的文獻中已不再有吐谷渾部落活動的記載了。
吐谷渾，源自遼東慕容鮮卑，因兄弟鬩墻，其中一支出走青海，相隔千里，兩家再未相見，以名為國號。吐谷渾自兩晉至唐朝初年共存在了350年，經過隋朝、唐朝的不斷打擊，最終滅于吐蕃之手。
