公元1032年，元昊繼夏王位繼續向河西地用兵。宋景佑三年（公元1036年），元昊親自領兵西征，與回鶻廝羅部將安子羅會戰於肅州（今甘肅酒泉），經過200多天的激戰，回鶻敗走。元昊繼續西進，一舉攻陷瓜州、沙州，至此河西地區盡為夏王國所占，敦煌被西夏統治達191年，是為少數民族統治最長的一個時期。從此，西夏國境“東盡黃河，西界玉門（關），南接蕭關，北控大漠，地方萬餘裏，倚賀蘭山以為固”。
元昊“性雄毅，多大略”，繼位時河西走廓地區已全部並入西夏的領土之內，經濟方麵和軍事方麵的實力都已較前雄厚得多。因此，他撕毀了已經維持了將近30年的宋夏和約，積極謀劃對北宋進行軍事侵犯。宋也停止了給予西夏的銀絹和錢幣，停止了沿邊榷場的互市，雙方的民間商販及其它往來也從此中斷。
元昊仿效北宋政府的組織，建立了一整套的官製、兵製，製定了官民的服式，立十二監軍司，製定西夏文學，建立年號，更定禮樂，到公元1038年十月便改稱皇帝，正式定國號為大夏，表示其勢力與北宋處於完全對等的地位。
西夏境土，共包括22州，居民除漢族人和黨項族人，還有吐蕃族人、回鶻族人、塔塔族人等。這些民族除漢族外，主要從事遊牧業。當時，河西走廊地區及敦煌地區水草豐美，極有利於畜牧經濟的發展，且依托祁連山冰雪資源，富有灌溉之利，對農業居民漢族人的農業生產發展和繁榮也是極其有利的。
元昊在稱帝之後，在於州東設置了一個“鐵冶務”，製造甲胄兵器。從敦煌附近的榆林窟壁畫中的鍛鐵圖可以看出，當時鍛鐵已采用了比較先進的豎式風箱的鼓風設備。而其時所造甲胄，“皆冷鍛而成，堅滑光瑩，非勁弩不可入”。他們鍛造的“神臂弓”和“夏人劍”，異常犀利，被當時譽為天下第一。
黨項族的西夏王國是一個封建割據性的國家政權，因其地域廣大，所以在占領瓜、沙二州以後相當長的一段時期裏，對這一地區的統治力量是比較薄弱的。這裏的曹氏後代勢力和回鶻勢力，依然存在且較為強大，他們還以各種方式和不同途徑與中原王朝保持聯係，希望與中原王朝同心協力，共同推翻西夏王國的統治。《宋史仁宗紀》有載四年（公元1037年），是歲龜茲、沙州來貢”。《宋會要輯稿蕃夷誌》也載：“六月，沙州遣大使楊骨蓋、副使翟延順入貢於宋”J宋史沙州傳》也載自景佑至皇佑凡七貢方物”。公元1041年，“沙州鎮王子”上書宋朝的秦州知州曹琮我本唐甥，天子實吾舅也。自黨項破甘、涼，遂與漢隔。今願率首領，為朝遷擊賊”。當時，“回鶻本匈奴之別裔”，“自貞觀以後朝貢不絕”，“唐朝繼以公主下嫁，故回鶻世稱中朝為舅，中朝每賜答詔亦曰外甥。五代以後皆因之”。據以上相關資料，敦煌史學界認為，這個“沙州鎮國王子”是曾盤據沙州回鶻部落的一個首領。他們在西夏占領統治敦煌五年之後，仍與中原王朝秘密聯係，企圖伺機推翻西夏的統治，自然世居此地的漢族人民就更是“思慕中朝”了。
在敦煌莫高窟第444窟簷處北壁，至今還保存著一條漢文題記慶曆六年丙戌歲十二月座神寫窟記也慶曆六年即公元1046年，已是西夏占領統治沙州後的第十年，這條題記仍然沿用中原王朝的年號而不用西夏的年號，可見當時瓜州地區民眾確是“心係中朝”、仰慕漢儀，並隨時準備推翻現有統治的，同時也反映出當時西夏王朝忙於與中原王朝調整關係，忙於與遼、金調整關係，從而對沙州的統治是極其鬆散的。所以，西夏對沙州的實際有效的統治，要到皇佑（公元1049-1054年）以後了。
西夏的地方行政組織建置，基本上和宋代相同，分為州縣兩級製，敦煌當時屬沙州。沙州當時的屬縣及戶口情況，以及西夏王朝統治瓜沙州時期其它方麵的各種情況，由於史料記載簡略且甚少，《資治通鑒》卷四慶曆71：年條。
我們目前還難以窺見全貌。但是，我們從敦煌莫荀窟、安西榆林窟等地留存的大量佛教遺跡和反映當時瓜沙州人民生產生活的壁畫藝術品及西夏文題記來看，西夏統治時期，是極其繁榮昌盛的。他們“橫抗宋、遼、金、元，視四國之強弱以為向背”，保衛了自己民族的獨立統治近200年。
我們從西夏統治時期各處廣建佛寺、修造浮圖，即可知當時是有相當的經濟發展為其作保證的。酒泉文殊山、安西愉林窟、敦煌莫高窟、西千佛洞及肅北地區的五個廟等地，都有西夏興建或者重修的洞窟。僅敦煌莫高窟和安西榆林窟，現存的屬於西夏時期興建和抹壁重繪的石窟就達88個，可見當時在政治經濟文化發展基礎上，佛事活動規模盛大。
另外，從敦煌莫高窟、安西榆林窟壁畫畫麵中有許多反映瓜沙地區工農業生產的形象資料，也可見當時西夏統治時期手工業、農牧業和商業的發展繁榮狀況。壁畫中的《打鐵圖》、《釀酒圖》、《耕種圖》、《舂米圖》、《犁耕畫》等都有形象生動直觀的對生產生活的反映。從中我們也可以了解到，西夏農業生產中，普遍使用了北宋中原地區的耕作方法，“耕稼之事，略與漢同”了。