从宝石山至万松岭修筑了第一条海塘，西湖开始与海隔断，成为内湖。
三国、两晋、南北朝时期，杭州为吴国的吴兴郡，属扬州。因外族相继入侵，晋室南迁，促进了江南和钱塘江两岸经济文化的发展。这时，西湖已有“明圣湖”、“金牛湖”之称。东晋咸和元年（326）印度佛教徒慧理在飞来峰下建了灵隐寺，这不仅是西湖最古的丛林建筑，也是江南最古老的名刹。随后有方士许迈及葛洪等人在武林山下、韬光、宝石山一带进行写书、炼丹等活动，传播宗教，西湖名山胜水也渐次开拓。梁武帝太清三年（549）升钱唐县为临江郡。陈后主祯明元年（587）又置钱唐郡，辖钱唐、于潜、富阳、新城四县，属吴州。
隋王朝建立后，于开皇九年（589）废郡为州，“杭州”之名第一次出现。下辖钱唐、余杭、富阳、盐官、于潜、武康六县。州治初在余杭，次年迁钱唐。开皇十一年，在凤凰山依山筑城，“周三十六里九十步”这是最早的杭州城。大业三年（607）改置为余杭郡。六年，杨素凿通江南运河，从镇江起，经苏州、嘉兴等地而达杭州，全长400多公里，自此，拱宸桥成为大运河的起讫点。
唐代，置杭州郡，旋改余杭郡，治所在钱唐。因避国号讳，于武德