后梁乾化四年（914年）張承奉去世后，取代張氏的沙州大族曹議金（名仁貴）廢金山國，恢復(fù)歸義軍稱號(hào)。自此以后直到北宋初，歸義軍政權(quán)一直由曹氏家族掌握，故被稱為曹氏歸義軍時(shí)期。曹議金掌握瓜沙政權(quán)以后，努力改變與周邊少數(shù)民族政權(quán)的關(guān)系，向甘州回鵲表示承認(rèn)張承奉時(shí)期形成的“父子之國”的依附關(guān)系，娶甘州回鵲可汗女為妻；與塔里木盆地西南沿的于閩國也結(jié)成姻親關(guān)系，將其女嫁給于閩國王李圣天，并通使伊州、西州回鵲，穩(wěn)固后方。通過結(jié)親與修好，友好往來遂成為曹氏政權(quán)與周邊少數(shù)民族政權(quán)政治關(guān)系的主流。曹議金還積極恢復(fù)與中原王朝的統(tǒng)屬關(guān)系，以樹立自己在西北各民族中的正統(tǒng)地位。

后梁貞明二年（916年），曹議金首次派朝貢使攜帶貢物和《貢物狀》前往中原，后因使人在涼州遭劫而中途返回。貞明四年（918年)，曹議金再次遣使入朝，在后梁涼州鎮(zhèn)將的幫助下，使團(tuán)抵達(dá)梁廷。而后梁也派使臣到達(dá)沙州，正式承認(rèn)曹氏歸義軍政權(quán)。曹議金于莫高窟建大窟一所（第98窟），以慶賀朝廷授節(jié)降恩。此后，曹議金又多次派使臣出使后唐。同光二年（924年）五月，后唐正式任命曹議金為歸義軍節(jié)度使、沙州刺史、檢校司空。同光二年末或三年初，曹議金利用甘州回鶻發(fā)生內(nèi)亂之機(jī)，親自率軍征討，一直打到甘州城下，迫使回鶻投降，又嫁女給新甘州回鶻可汗，雙方確認(rèn)新的關(guān)系：歸義軍節(jié)度使為父，甘州回鵲可汗為子。至此，歸義軍與中原王朝的聯(lián)系不再受制于甘州回鶻，經(jīng)肅、甘二州前往中原的河西舊道遂完全開通。長興二年（931年），曹議金號(hào)稱“令公”“拓西大王”，歸義軍成為名副其實(shí)的地方王國。

清泰二年（935年）曹議金卒，其子曹元德?lián)螝w義軍節(jié)度使。元德遣使入朝中原，但其使臣在甘州被劫，遂使歸義軍與甘州回鶻關(guān)系一度緊張。清泰四年（937年）元德遣使入遼，與遼朝建立了貢使關(guān)系。天福四年（939年），元德卒，弟曹元深即位。沙州利用后晉冊封于閩國王李圣天的使臣回朝之機(jī)，遣使后晉，并與甘州修好。天福八年（943年），后晉正式任命“沙州留后曹元深加檢校太傅，充沙州歸義軍節(jié)度使”。天福九年（944年），曹元深卒，弟曹元忠繼任。

曹元忠統(tǒng)治時(shí)期是歸義軍文化比較昌盛的時(shí)代。他繼續(xù)保持與中原后晉、后漢、后周和北宋政權(quán)的臣屬關(guān)系，多次遣使入貢。同時(shí)加強(qiáng)與于閬的友好關(guān)系，與于閩國王尉遲輸羅以甥舅相稱。乾德二年（964年），于閩國太子三人到沙州禮佛。開寶三年（970年)，于閩與信奉伊斯蘭的黑韓王朝相攻不已，于閩王尉遲輸羅曾寫信向其舅曹元忠求救。由于曹元忠及其夫人潯陽翟氏十分佞佛，在莫高窟榆林諸石窟中大肆開窟造像，“每窟動(dòng)計(jì)費(fèi)稅百萬”。開寶七年（974年)，曹元忠卒，其侄曹延恭繼任；開寶九年（976年）延恭死后，弟曹延祿接任歸義軍節(jié)度使。

延祿執(zhí)政期間，歸義軍政權(quán)與甘州回鶻再度發(fā)生戰(zhàn)爭，加之其處理歸義軍內(nèi)部事務(wù)有失公平，咸平五年（1002年），瓜沙軍民內(nèi)外合勢，圍攻節(jié)度使府第，“延祿等知其力屈，尋自盡”。族子曹宗壽執(zhí)掌歸義軍政權(quán)，北宋王朝“乃授宗壽金紫光祿大夫，檢校太保，使持節(jié)”。曹宗壽一面與宋朝保持朝貢關(guān)系，并且請(qǐng)求北宋派遣鑄匠及善藏珠者，到瓜沙傳授技術(shù)，一面又遣使入遼，遼以衣、銀等物賜之。大中祥符七年（1014年)，曹宗壽卒，北宋以其子曹賢順為節(jié)度使。賢順繼續(xù)加強(qiáng)和遼的關(guān)系，多次遣使入遼，甚至親自入遼。1036年，西夏占領(lǐng)沙州，歸義軍政權(quán)基本結(jié)束。

曹議金后繼者基本上遵行了曹議金時(shí)確定的內(nèi)外政策，每一任節(jié)度使去世，都要向中原王朝告哀，繼任者照例要爭取得到中原王朝的承認(rèn)和正式任命，并經(jīng)常向中原王朝派遣使團(tuán)，進(jìn)貢物品，以加強(qiáng)聯(lián)系。繼續(xù)努力改善和發(fā)展與周邊少數(shù)民族政權(quán)的關(guān)系。上述措施不僅使歸義軍在五代宋初復(fù)雜的民族關(guān)系中得以生存、發(fā)展，還為密切中原王朝與這些地區(qū)的聯(lián)系和中西往來提供了良好的政治條件。