肅州，今甘肅酒泉，肅州以東則少見有回回人蹤跡。蒙古西征後則情況大變，1253年奉法王路易九世命到中國的盧布魯克，離開欽察汗國到和林的途中，見到回回人居住在當地各族中間（《盧不魯克東遊記》，見道森編：《出使蒙古記》，中譯本，北京：中國社會科學出版社，1983年，第162頁。）稍後的馬可·波羅從河西走廊沿黃河北上，進入今寧夏西部，他在沙州、欣斤塔剌思、甘州、涼州等地均見到有穆斯林在當地生活（《馬可波羅行紀》有關章節。）拉施特則說西夏境內二十四座大城“該處居民大部分為木速蠻，但他們的地主和農民乃為偶像教徒。”（拉施特：《史集》第二卷，中譯本，北京：商務印書館，1985年，第378~379頁。）元亦集乃路所在的黑城子(今內蒙古額濟納旗東)發現的十四世紀的禮拜寺遺址及波斯文殘碑（伯希和：《中國的阿拉伯文古碑銘》，載《亞洲雜誌》，1973年，第179頁注2。），證明了當地的回回人一直在進行宗教活動。
元朝政府對甘肅行省的農田建設和農業生產十分重視。寧夏沿黃河五洲都有古渠，在中興(今銀川)者一名唐來，長袤400裏；一名漢延，長袤250裏；其餘四州又有正渠10條，長袤各200裏，支渠大小共63條，溉田計9萬餘頃。中統初，駐軍六盤山地區的渾都海因支持阿裏不哥奪位發動兵變，造成水利設施廢壞淤淺。至元元年(1264年)，忽必烈命張文謙行省西夏中興等路，文謙命郭守敬、唆脫顏巡視西夏河渠，郭守敬“因舊謀新，更立牐堰，役不逾時，而渠皆通利。”（齊履謙：《知太史院事郭公行狀》，《元文類》卷五一。）董文用也開疏唐來、漢延、秦家等渠，並開辟中興、西涼、甘、肅、瓜、沙等州境內水田，招集流亡達四五萬戶（虞集：《翰林學士承旨董公行狀》，《道園學古錄》卷二〇。）其後，招集各族人民複業，官給牛具，使力田為農的措施一直沒有中斷。
至元中期後，由於西北諸王的叛亂。甘肅境內屯田的重心移至河西走廊。十六年，“立河西屯田，給耕具，遣官領之。”（《元史》卷十，《世祖紀》七。）十八年，又命在“肅州、沙州、瓜州立屯田，發軍於黑山子、滿峪渠、泉水渠、鴨子肢（翅）等處立屯，為戶二千二百九十，為田四千六十六（頃）。”（《元史新編》卷九〇，《兵誌》。）
為充實河西走廊屯田戶，元廷從今新疆境內調入許多貧民或工匠，如至元二十三年，“遣蒲昌赤貧民墾甘肅閑田，官給牛種農具。”（《元史》卷十四，《世祖紀》十一。）
二十五年，“以忽撒馬丁為管領甘肅、陝西等處屯田等戶達魯花赤，督斡端、可失合兒工匠千五十戶屯田。”（《元史》卷十五，《世祖紀》十二。）二十九年，徙瓜、沙州民於甘、肅兩界“畫地使耕，無力者則給以牛具農器。”（《元史》卷十七，《世祖紀》十四。）
河西走廊屯田的興起，一方麵為元軍西進擊敗叛軍提供糧食；另一方麵也為今新疆各族遷至甘肅、陝西進行屯田，得到與漢族等各族進行耕作技術交流的機會。蒲昌(今羅布泊)、斡端(今和田)、可失合兒(今喀什)之民中相當一部分為穆斯林，他們遷入甘肅、陝西後，使兩地的回回人進一步增加。元廷對遷入陝甘的回回戶一直給予幫助，如至治二年(1322年)，英宗詔“免回回人戶屯戍河西者銀稅”甘肅行省也是元代畜牧業和畜產品的重要基地。據《元史·兵誌·馬政》載，當時太仆寺所屬14個牧場，甘州牧場即為其中之一。馬匹主要供帝王、貴族、政府、軍隊和驛站所用，陝西行省有驛站81，其中陸站80處，用馬7629匹；甘肅行省所轄三路，脫脫禾孫馬站6處，用馬491匹，牛149頭，驢171頭，羊650隻。兩行省所需牲畜主要由甘肅供應。民間的畜牧業也很普遍。馬可·波羅過額裏湫國(涼州)時所見當地飼養犛牛等動物甚多，用於運輸和耕作。
元代的陝西行省約當今之陝西、寧夏東南部、內蒙古伊克昭盟大部和甘肅東南部。陝西地區，在渾都海、阿蘭答兒叛亂平定後，於至元元年(1264年)建立陝西五路西蜀四川行中書省，以賽典赤·贍思丁為行省平章政事。九年，忽必烈以第三子忙哥剌為安西王，出鎮京兆(今陝西西安)。安西王封地內有一定數量的回回人，否則司天少監不會每年把推算寫造的回回曆按時送呈忙哥剌，以便他向封地內的回回人頒布使用（見《秘書監誌》卷七，至元十五年十月十一日公文。）考古工作者也曾在安西王城遺址中，在宮殿夯土台基中出土了五塊鑄有阿拉伯數碼字的方形鐵板（見馬得誌《西安元代安西王府勘查記》，載《考古》，1960年，第5期。），也是重要的佐證。據《史集》記載，忙哥剌子阿難答“被托付給了一名蔑黑帖兒·哈散·阿黑塔赤的突厥斯坦伊斯蘭教徒，讓這個人撫養他。這個人的妻子名祖來哈，把他奶大，因此木速蠻的信仰在他的心中已經鞏固起來，不可動搖，他背誦過《古蘭經》，並且用大食文書寫得很好。他經常把（自己的）時間消磨於履行戒律和祈禱上，同時，他還使依附於他的十五萬蒙古軍隊的大部分皈依了伊斯蘭教。”（《史集》第二卷，第379頁。對於《史集》的記載，王宗維在《元代安西王及其與伊斯蘭教的關係》(蘭州大學出版社1993年版)一書中作了認真的分析，認為阿難答和他的兒子“不信伊斯蘭教”，他也沒有十五萬軍隊，《史集》的這段記載是“不實之詞”。王宗維的意見值得重視。）這段記載顯然有誇大之處，但穆斯林活躍於陝甘寧一帶是肯定的，其中有不少回回軍和探馬赤軍（探馬赤軍本為從蒙古諸部中的千戶、百戶中抽調出一定人數組成的軍隊，有扈從、先鋒之意。初由兀魯兀、忙兀、弘吉刺、紮剌兒和亦乞烈思等五個蒙古部族(即五投下)組成。以後在伐金、西征過程中逐漸擴大，有漢人、阿速、康裏、畏兀兒、回回等族充探馬赤者。但探馬赤軍不能與回回軍等同。）駐紮於此。至元八年(1271年)九月，元曾“簽西夏回回軍”；九年七月，詔分閱“京兆等處探馬赤奴戶名籍”（見《元史》卷七，《世祖紀》四。）；十年正月，詔以“陝西京兆、延安、鳳翔三路諸色人戶，約六萬戶內，簽軍六千。”（《元史》卷九八，《兵誌》一。）在簽軍的同時，又令探馬赤軍“隨地入社，與編民等。”（《元史》卷九三，《食貨誌》一。）