Năm 907, Chu Ôn tiếm vị nhà Đường, lập ra nhà Hậu Lương. Lý Mậu Trinh vẫn dùng niên hiệu Thiên Hữu của Đường Ai Đế, đối kháng với Hậu Lương. Lý Mậu Trinh lấy Phượng Tường làm trung tâm, lập ra chính quyền cát cứ tại một phần Thiểm Tây, Cam Túc và Tứ Xuyên hiện nay, sử gọi là nước Kỳ. Vì thế, Thiểm Tây khi đó phân thuộc hai chính quyền khác nhau. Nhà Hậu Lương đổi Kinh Triệu phủ thành Ung châu, thiết lập Đại An phủ tại Thiểm Tây. Năm 924, sau khi Hậu Đường diệt Hậu Lương, Lý Mậu Trinh hướng Hậu Đường xưng thần, được hoàng đế Hậu Đường phong làm Tần vương. Từ đó đến hết thời Ngũ Đại, Thiểm Tây nằm trong quyền quản lý của các vương triều Trung Nguyên: Hậu Đường, Hậu Tấn, Hậu Hán, Hậu Chu. Hậu Đường đã đổi lại Đại An phủ thành Kinh Triệu phủ. Ngoài ra, trong thời Ngũ Đại, một bộ phận phía nam Thiểm Tây cũng từng nằm dưới quyền quản lý của nước Tiền Thục và sau đó là nước Hậu Thục.