固原在宁夏南部，西南靠六盘山地，东部为黄土丘陵，山地、丘陵与河谷盆地相间分布。海拔1500～2000米。在大地构造上处于祁连山地槽东翼与鄂尔多斯台地西缘之间地区。广大黄土丘陵区下伏基岩，多为中生代砂岩和页岩；土壤主要有黑垆土、缃黄土、盐土、山地草甸土、山地灰褐土等，其中以缃黄土为主，占67%。黄土丘陵区自北而南为典型草原、灌丛草原和草原化森林草原，六盘山区则为山地森林草原和落叶阔叶林。境内河流主要属清水河流域，有冬至河、中河、苋麻河、石川河等。清水河发源于开城[图一（A、B）]，从南向北经固原市区、三营到七营由高崖出境。气候属温带半干旱地区，年平均气温6.2℃，气温日较差12.2℃。无霜期130天左右。年平均降水量478毫米，六盘山为多雨中心，年平均550毫米～650毫米。
近年试掘的九龙山新石器时代遗址，是在固原市区发现的最早历史文化遗存。商周之际，西戎各族活动在今泾河上游。战国初期，泾河之北主要有义渠戎族，筑城郭以自守。周赧王四十三年（前275）秦国袭灭义渠戎，始于西北边设置陇西、北地、上郡，北地郡辖有乌氏、朝那，均在今固原南境。时其地水草富饶，畜牧业兴旺，有一位乌氏倮以畜牧起家，秦始皇以殊礼待他。乌氏在今固原东南，倮的致富和当地产马有关。汉代因加强军事力量分原郡置新郡，武帝元鼎三年（前114），自秦郡北地分置安定郡，安定郡下属21个县，其中的高平县址即今固原市区，高平县城也是安定郡的治所。《汉书·地理志》记载，汉安定郡全郡21县“户四万二千七百二十五，口十四万三千二百九十四”，按平均数估量，每县人口不足七千，其中郡治高平县的人口可能较多，全县人口在七千到一万。东汉仍设安定郡，下属8个县，今固原仍为高平县，《后汉书·郡国志》记载，后汉安定郡全郡“八城，户六千九十四，口二万九千六十”，按平均数估算，每县人口三千七百人，而郡治高平第一城的人口应该多于其他辖县，高平县人口五千左右。北魏太延二年（436）改置高平镇，正光五年（524）改置为原州，并置郡县，治高平城。高平郡领县二：高平、里亭。西魏末，高平改为平高。《隋书·地理志》：平凉郡统默亭县，按里为默之残字，里亭、默亭即今固原南瓦亭。唐在今固原仍设原州，两唐书地理志记载，原州贞观年“旧领县三，户二千四百四十三，口一万五百一十二”；天宝年领县四（平高、平凉、百泉、萧关），“户七千三百四十九，口三万三千一百四十六”。其中的平高县是今固原，百泉县大约在今彭阳县境。按平均数计，贞观年间原州每县人口三千五百余人，天宝年间原州每县人口八千余人，而原州治所平高县的人口可能过万。估计原州平高县天宝年间的人口一万五千人左右。从贞观至天宝年间百余年的时间内，原州人口增加了近五千户。这么多的人口反映了当时原州农、工、商各业的发展。唐代前期（安史之乱前）原州牧马业兴盛，置监养马，设监牧司其事。监牧设置，人为地保护和扩大了农区内草地面积，使其免受农田的侵吞。8世纪中期至9世纪中期的百年间，原州被吐蕃武力控制，唐朝所设州县皆废。至道元年（995）宋在旧原州平高县地置镇戎军（《宋史·地理志三》说至道三年置军）。《元丰九域志》卷三载镇戎军元丰年间“户。主一千四百三十四，客二千六百九十六”，主户（城乡有产者）、客户（城乡无产者）共四千一百三十；《宋史·地理志三》记镇戎军“崇宁户一千九百六十一，口八千五十七”。若按平均每户五口人计，则镇戎军元丰年间人口两万多人，崇宁年间居民近一万人（元丰至崇宁近二十年左右的时间里镇戎军人口遽然减少二千一百多户，《宋史·地理志》可能失载其客户数额）。金朝大定二十二年（1182）改宋之镇戎军为镇戎州，下设二县（东山、三川），其中的东山县即今彭阳古城。《金史·地理志下》记镇戎州“户一万四百四十七”，估计金镇戎州全境人口六七万人。据研究，镇戎军北宋元丰元年人口密度为每平方公里0.6户，崇宁元年人口密度为每平方公里0.3户，金泰和七年人口密度为每平方公里0.8户。人口数量既然增多，其对土地的利用与作用在广度和深度方面必然高于前代。
元代初期六盘山地区既是对西夏故地进行有效控制，在政治上又是与中亚诸蒙古汗国联系的交通要县，战略地位十分重要。成吉思汗在征服西夏过程中，蒙哥汗及忽必烈在征服云南大理时都曾驻跸六盘山。元代固原开城曾存在过路、府、州、县四级行政管理体制。《元史·地理志》总序中云：“唐以前以郡领县而已，元则有路、府、州、县四等。大率以路领州、领县，而腹里或有以路领府、府领州、州领县者，其府与州又有不隶路而直隶省者”，表明元代地方行政区划最基本的体系是，路下辖府、州、县，上属中书省、行中书省。至元十年（1273），忽必烈三子忙哥剌分治秦、蜀，改原州为开成路，“立开成府，仍视上都，号为上路”，放弃旧原州城，在城南三十多里的现开城一带兴建新城，作为开成路的治所。开成路下辖广安州、开成县，广安州设在旧东山县即今彭阳古城，开成县与路同治开成一带。至治三年（1323），开成路、府降为州。开成路及其所领广安州均在六盘山，六盘山是安西王部民的主要驻牧地之一，屯田的军人和平民特别多，其地“经乱荒废……安西王封守西土……募民居止，未几户口繁夥”。元代的路按所辖户数多少分上、下二等。至元二十年（1283），“定十万户之上者为上路，十万户之下者为下路。当冲要者，虽不及十万户亦为上路”。上路秩正三品，下路秩从三品。既然开成路是“号为”上路，其地的实际户数与所规定达到的户数当然是有差距的，“仍视上都”已清楚地表明其政治地位因素占据了相当重要成分。元代的州、县分上、中、下三等，至元三年（1266），“定一万五千户之上者为上州，六千户之上者为中州，六千户之下者为下州”；“六千户之上者为上县，二千户之上者为中县，不及二千户者为下县”。这是北方州、县户数的标准。上县秩从六品，中县秩正七品，下县秩从七品。全国统一后对江南地区的州、县等级作出规定，至元二十年（1283），“定其地五万户之上者为上州，三万户之上者为中州，不及三万户者为下州”；“三万户之上者为上县，一万户之上者为中县，一万户之下者为下县”。元贞元年（1295）五月，对中、下州的户数作了调整，“以户为差，户至四万五万者为下州，五万至十万者为中州”。开成州为下州，以至元三年（1266）所定下州户数，开成州人口六千户以下，全州人数估计至少二万人左右；而元贞元年（1295）所修正的下州户数，应该针对的是江南地区。元代在六盘山地区移民屯田，开成路置屯田总管府、管领六盘山等处怯怜口民匠都提举司等机构。大德十年（1306）八月，开成路地震，“压死故秦王妃也里完等五千余人”。这些讯息均反映了开城地区一度经济繁荣、人口兴旺的情况。六盘山属半农半牧地区，是安西王夏都所在地，在这一地区从事畜牧的主要是安西王忙哥剌的部民。由于最宜农耕的清水河谷地已被划入监牧的范围，农垦面积自然受到很大限制，六盘山区的屯田面积不会很大。
明初将元开成州降为开成县（以后“开成”在史书、志书中作“开城”），撤废了元设的广安州。“固原”一名正式出现于景泰二年（1451）。成化三年（1467）徙县于固原。成化四年（1468）升为卫。弘治十四年（1501）设固原镇。弘治十五年（1502）置固原州。嘉靖十一年（1532）成书的《嘉靖固原州志》卷之一中记：“原额七百七十三户，逃绝八十六户，现在六百八十七户。男子三千三百三十八丁”；万历四十四（1616）年成书的《万历固原州志》上卷中记：“原额民匠杂役户一千一百六十七户。口五千三百八十六个”。以明代方志所记户数等推算，嘉靖年间、万历年间全固原州的人口都不足一万。清朝沿袭明制，仍设固原州。宣统元年成书的《新修固原州志》卷二《地舆志》中记：“本城汉民共七百八十五户，南关汉回共四百七十五户……统计城乡共一万四千九百一十二户”，其中“开城监汉回共一千八百六十一户”。光绪末年固原州全境人口近一万五千户，其中固原城镇人口一千二百六十户，开城人口一千八百多户，估计在此地定居的汉回人数九千左右。
历史上固原一直被当做关中地区对西北的门户或屏藩，而其历史时期人口数量的增减浮动，乃是地区开发程度的一种指标。影响人口数量的变化有自然的（地形和土壤、水文和气候及资源）、经济的（农业和牧业、手工业和商业及交通运输业）、社会的（国家干预、社会动乱及文化心理）等多种因素，在特定的实际环境中各种因素始终是在总体意义上发挥影响。总的看来，唐、宋金、元阶段固原地区人口增长的幅度较大，是固原地区经济发展较快的时期，也是人对自然环境开发利用、施加作用较大的时期。
