汉朝先后设置过两个西海郡。

第一个西海郡，就是在青海湖附近，这个西海郡的设置，是在西汉末年，由王莽设置的。当时在青海湖周围的，是游牧的羌人。而王莽这个人一贯的好大喜功，他把持朝政后，一看，这天下有东海郡、有北海郡、有南海郡，就差一个西海郡了。为了满足他这个强迫症，于是就派中郎将平宪等人，持金帛财物到青海湖地区，去引诱羌人内附。

当地羌人内附后，汉平帝元始四年，王莽在青海湖地区设立了西海郡。

至今青海湖附近还有汉代西海郡故城遗址，位于海晏县，在其中出土了王莽时期的钱范、虎符石匮等文物。

王莽设立的这个西海郡，在王莽覆亡后就被废弃，其地依旧被羌人所占据。到东汉和帝永和年间，才对西海郡故城进行了修复，派金城郡西部都尉进行管理。

这个西海郡，从公 4 年设置，到公元 23 年王莽灭亡，一共存在了 19 年。

第二个西海郡，是在居延海附近，东汉末年汉献帝时期设置的。

《后汉书·郡国志五》说：“居延，有居延泽，古流沙”。下注云：“献帝建安末，立为西海郡”。而《晋书·地理志》则说：“西海郡，故属张掖，汉献帝兴平二年，武威大守张雅请置，统县一，户二千五百”。

一说是献帝建安末年置，一说是献帝兴平年间置，但无论如何，居延的这个西海郡是献帝时期设置是没有问题的。直到《魏书》中，都有这个西海郡的记载，说明这个西海郡存在时间是很长的，一直存在到了北魏时期。