辛亥革命后，在青海的清朝地方官自动离职。北洋政府废青海办事大臣，改设青海办事长官。1912年9月，袁世凯任命原西宁府知府廉兴为青海办事长宫，任命马麒为西宁镇总兵。次年，廉、马共同主持祭海会盟，宣布清帝退位、民国成立的消息，劝蒙藏头人联名致电北洋政府，表示拥护共和。自此青海全境正式归附中华民国。
马麒到职后，积极扩军，组建宁海军。1915年，廉兴被查办，马麒任甘边宁海镇守使兼蒙番宣慰使，集军政大权于一身。这样，青海地区结束了前清数百年来政令不一的局面，同时为马氏家族统治青海奠定了牢固的基础。1925年，国民军入甘。次年，冯玉祥任马麒为青海护军使，马麒所部军队接受国民军改编(见国民军入青)。1928年10月17日，国民党中央政治会议决定将甘肃省西宁道属7县及原青海办事长官所辖蒙古29旗、玉树25族、环海8族、果洛等地划出，成立青海省，西宁为省会，任命孙连仲为首届省主席(见青海建省)。孙任期不到一年，此后依次由马麒、马麟、马步芳任青海省主席或代主席。
青海建省初，全省人口约有93万。民国时多次增设县、设治局等，行政区划屡有变动。至1943年已有l9县、6设治局。1947年，全省辖1市(西宁市)；1地(玉树行政督察区)；19县：大通、湟中、互助、乐都、民和、循化、贵德、化隆、湟源、共和、门源、玉树、都兰、兴海、同仁、囊谦、称多、海晏、同德县；还有祁连设治局、星川设治局。已改县或裁撤的设治局有海晏、兴海、通新、香德、西乐、和顺等。马步芳控制青海军政权力后，青海表面上服从国民政府，青海军队也列入国民政府军的序列，但马氏军阀在其控制的地盘内享有相当大的自主权，青海在许多方面具有很大的独立性，可以说处于半割据状态。马步芳主政青海后，集党政军权于一身，实行封建独裁的黑暗统治，增加农牧民的赋税儒役负担，对青海各族人民进行残酷的压迫、剥削和奴役。马氏军阀控制的军队，由宁海军初建时的1300余人到解放战争时增至15万人，30多年间增加了百余倍。他们利用这支军队多次血腥镇压、抢劫藏、哈萨克等族人民，还曾派兵在青南和河西围追堵截红军，赴陇东参加**反人民战争等(见马步芳镇压果洛藏族、马步芳镇压哈萨克族、青马军河西围剿红军)。1949年青海解放前夕，青马军被人民解放军消灭(见陇东战役、固关之战、兰州战役)。
民国时期青海经济的主体产业是传统的农牧业，畜牧业经济占较大比重。牧场归封建领主(蒙古王公、藏族千百户等)占有。畜种改良与培育在一定范围开展，出现兽疫防治机构，牲畜数量最多的年份曾突破1000万头(只)。但畜牧业一直停留在靠天养畜的低水平上，抵御自然灾害的能力很低。农业生产水平较前有所提高，经多次举办垦荒，农田面积有所增加。1949年全省土地面积679万亩，比民国初期增加13强，其中水浇地面积达782940亩，比民国初期有增加。土地以封建地主占有制为主，主要耕作方式仍是“二牛抬杠”，经营粗放，加上自然灾害和封建生产关系的束缚，粮食产量低，许多年份小麦、青裸等作物平均亩产不足百斤。民国时青海的植树造林成绩较为显著，但与此同时在林区实行剃头式滥伐的现象也大量存在。传统的手工作坊和家庭手工业较前有所发展，出现官营工矿企业。
1930年在义源祥商号内附设了义源工厂，随后又相继开办了军械厂、印刷厂、纺织厂、火柴厂等。后来在此基础上建成“八大工厂”等。这些厂矿有些属于传统的作坊，有些是手工工场，拥有电力机器设备的企业占少数，且规模不大，条件简陋；但它毕竟采用了比过去先进得多的技术设备，给闭塞落后的青海第一次带来了现代工业生产的新气息。在一些厂矿多少采用了带有资本主义性质的雇佣劳动及货币工资制度，某些产品具有了资本主义商品的属性。民国时商业点增多，商业资本家萌生，出现了最早的银行，金融业产生并得到初步发展。局部地区公路初步形成，小型飞机出现。自清末开办邮政，到1947年已有了自办汽车邮路。无线电台、电话装置相继出现。
民国时赋税徭役十分沉重，除农业区的田赋(见民国青海田赋)、牧区的草头税(后改为建设费)外，还有名目繁多的苛捐杂税，仅可查的即达七八十种。以税为例，有地照税、契税、油粮磨税、印花税、牙税、营业税、出入山税、人口税、烟筒税、门槛税等30余种。民国时期，马步芳家族官僚资本产生并逐步发展，控制了青海全省的农业、牧业、工矿、商业、金融等各个领域，垄断了青海的经济命脉，使生产力受到严重束缚。
民国时期青海的教育、文化、卫生事业有缓慢的发展。近代