①西汉奢延故城
据《水经注》记载，统万城是在西汉奢延城基础上或其近旁建造起来的。可由城内出土的两方汉印——《驸马都尉》和《西部尉印》得到证明。奢延城的规模布局现已无从考据。
②十六国时期大夏国都
公元407年，匈奴族铁弗部的赫连勃勃以鄂尔多斯为根据地建立了大夏国。据《魏书·铁弗刘虎传》、《晋书·赫连勃勃载记》等记载，公元413年赫连勃勃以叱干阿利为将作大匠，发岭北夷夏十万人于朔方水北，黑水之南营建都城，明曰“统万”。勃勃自言：“朕方统一天下，君临万邦，可以统万为名。”“阿利性尤工巧，然残忍刻暴，乃蒸土筑城，锥入一寸，即杀作者而并筑之”。统万城的营建历时六年之久。统万城建成后，曾由秘书监胡义周执笔作赞文一篇，赞文中说建好的统万城是“高隅隐曰，崇墉际云，石郭天池，周绵千里”，城里“华林灵沼，重台秘室，通房连阁，驰道苑园”。此时的统万城无论在规模、布局及建造方法等方面，均体现出统万城在地理位置及战略地位上的重要性。这一时期的统万城达到空前繁荣。
③大夏国灭亡——北宋时期的统万城
公元427年（北魏始光四年）魏军攻克统万城，公元431年魏灭大夏。公元433年置统万镇，因其地水草丰美，用为牧地。公元487年置夏州，以统万城为夏州治所，据《水经注》记载，此时的统万城“雉堞虽久，崇墉若新”。说明该城保存的还相当完整。
隋时统万城属朔方郡管辖，为朔方郡治所。公元617年（大业十三年）朔方郡将梁师都反叛，据统万城称帝，国号梁，建元永隆。
公元628年（唐贞观二年）唐军平定梁师都，以其地复为夏州，统万城为夏州治所。公元742年（天宝元年）改夏州为朔方郡，公元758年（乾元元年），复为夏州。
五代时期，夏州为党项族李氏割据，其间也经有战乱，但统万城在军事及交通上仍占有相当重要的地位。
北宋初年，统万城为西夏人所据，割夏州，其后，宋与西夏互为攻占。公元994年（淳化五年），宋军攻占夏州，宋太宗下令迁民毁城。统万城头道城（即外廓城）城垣，即毁圮于此时。据遗存现状及史料记载推测，这一阶段统万城应无大规模的建设活动，形制、规模仍基本保持了大夏国都时的景况。
