1960年以马海和格尔木工作委员会的部分地区设立大柴旦市；撤销冷湖市临时工作委员会，设立冷湖市；撤销格尔木工作委员会，以原格尔木工作委员会的部分地区设立格尔木市。辖3市、4县、3工作委员会。

　　1962年撤销德令哈县，并入乌兰县。1963年海西蒙藏哈萨克族自治州改名为海西蒙古族藏族哈萨克族自治州。自治州人民委员会由大柴旦市迁驻乌兰县德令哈。撤销柴达木行政委员会，原柴达木行政委员会所属大柴旦、冷湖、格尔木3市和乌兰、都兰、天峻3县划归海西蒙古族藏族哈萨克族自治州领导。自治州辖大柴旦、冷湖、格尔木3市，乌兰（驻希里沟）、都兰（驻察汗乌苏）、天峻（驻新原）3县和茫崖（驻油砂山）、马海、唐古拉（驻托托河沿）3工作委员会。

　　1963年撤销柴达木行政委员会，原柴达木行政委员会所属大柴旦、冷湖、格尔木3市和乌兰、都兰、天峻3县划归海西蒙古族藏族哈萨克族自治州。

　　1964年撤销冷湖、大柴旦2市和马海、茫崖2工作委员会，将冷湖、大柴旦、茫崖3地区分别设立冷湖、大柴旦、茫崖3镇，由海西蒙古族藏族哈萨克族自治州直接领导。将马海地区划归冷湖镇领导。撤销唐古拉山工作委员会，并入格尔木市。海西蒙古族藏族哈萨克族自治州辖格尔木市及乌兰、都兰、天峻3县。

　　1965年撤销格尔木市，改设格尔木县。海西蒙古族藏族哈萨克族自治州辖乌兰（驻希里沟）、都兰（驻察汗乌苏）、天峻（驻新原）、格尔木4县。1966年4月，州府由大柴旦迁驻德令哈。

　　1984年5月，根据青、新两省（区）座谈会议纪要，州内哈萨克族群众全部迁回新疆，国务院遂于1985年4月24日批复（国函[1985]60号），将海西州更名为海西蒙古族藏族自治州，5月21日正式更名。

　　1988年4月19日，民政部批准（民[1988]行批1号）设立德令哈市（县级），以德令哈镇和乌兰县的怀他头拉、戈壁、郭里木、宗务隆、畜集五个乡为德令哈市的行政区域。

　　1999年海西州辖2市（格尔木，德令哈）、3县（都兰、乌兰、天峻）、3个行政委员会（茫崖，冷湖，大柴旦行政委员会），共43个乡镇，3个街道办事处。总人口的31.23万人。

　　2000年，据第五次全国人口普查数据：海西州总人口332094人。其中：格尔木市135897人、德令哈市83585人、乌兰县36015人、都兰县57670人、天峻县18927人、大柴旦（大柴旦镇4405人、锡铁山镇3431人、鱼卡乡1105人）、冷湖（冷湖镇2185人）、茫崖（花土沟镇11131人、茫崖镇5213人、尕斯乡164人）。