عیلام و همسایگان و عربی‌اش در دامنه‌های سلسله جبال زاگرس و دشت بین‌النهرین، در تماس بسیار نزدیک و دائمی بوده‌اند، که گاه این تماس‌ها دوستانه و مسالمت‌آمیز و گاه خصمانه و شدید بود، که در هر حال موجب مبادلات فرهنگی و نفوذ تمدنی، خواه از این ممالک به علایم و خواه زمانی چند از ایلام به این مناطق، از جمله کرمانشاه بوده است. در زمان پادشاهی شیلهک این شوشیناک (۱۱۶۵-۱۱۵۱ ق.م) فتوحات به نقاط دوردست کشیده شد. سپاهیان وی در شمال از ناحیه دیاله گذشتند و به نواحی کرکوک، رسیدند و آشور را به نقاط دورتر راندند و سراسر دره‌های دجله قسمت اعظم کرانه خلیج‌فارس، و سلسله جبال زاگرس، از جمله منطقه کرمانشاهان تحت تسلط عیلام درآمد.
سرزمین‌های غرب ایران که با الحاق سرزمین‌هائی در غرب و جنوب جبال زاگرس وسعت یافته بود، در این زمان متحد شده تشکیل خسین امپراتوری را در فلات ایران، تحت حکومت عیلام دادند.
همگام با این فتوحات مادی، تجدید بنای نیروی ملی نیز صورت گرفت.
آخرین دسته از ساکنانی که پیش از مادها، در غرب فلات ایران مستقر شدند اقدامی به نام‌های لولوبی، گرتی، کاسی و ... بوده‌اند که در میان اقوام قبلی یا بومی مستحیل شده و سرانجام، رشته امور را به‌دست گرفتند و بنیاد حکومت‌هائی را گذارده و هر یک تا زمان نسبتاً درازی به اقوام، تابع، فرمان راندند.
قوم لولوبی، در ذهاب کرمانشاه، شهر زور و سلیمانیه سکونت داشتند. اینان بخش وسیعی از کوه‌ها و کوهپایه‌ها، از شمال دیاله گرفتند تا دریاچه ارومیه و پیرامون آن نواحی را اشغال کرده بودند.
در سنگ‌نبشته آنوبانی‌نی سخن از دولتی در میان است که هوریان یا آکادمی‌ها به کمک نیروهای مسلح قبایل لولوبی به‌وجود آورده‌اند. و آنوبانی‌نی ادعای سلطنت بر لولوبیان را داشته است، در حالی‌که صخره سرپل ذهاب که محل تصویر و سنگ‌نبشته می‌باشد تا حدودی شاید خارج از متصرفات آنوبانی‌نی بوده و ممکن است مرز به‌وسیله آن نقش مشخص شده بود.
کوتیان یا گوتیان در شرق، شمال و شمال‌غربی لولوبیان و احتمالاً در آذربایجان کردستان و کرمانشاهان کنونی زندگی می‌کردند. کوتیان در سدهٔ ۲۳ ق.م و در زمان سلطنت نارام‌سین، پادشاه اکد، در صحنه تاریخ پدید آمدند. طبق روایات اکدی، نارام‌سین ظاهراً در اواخر سلطنت خویش در اثر جنگ با کوتیان از پای درآمده است.
کاسی‌ها، قومی آسیائی‌نژاد بود که در نیمه اول هزاره دوم قبل از میلاد، در دامنه‌های سلسله جبال زاگرس، از جمله استان کرمانشاهان به‌سر می‌بردند و عیلامی‌ها به این قوم کوسی، و آشوریان آنان را به‌نام کاشو می‌شناختند.
کاسی‌ها، حدود شش سده به اراضی دو رود بین‌النهرین و مرکز کوهستان زاگرس، از جمله منطقه کرمانشاهان فرمانروائی کردند.
پس از فتح نینوا و ضمیمه شدن قسمت‌های شرقی کشور به کشور ماد، رود دجله سرحد غربی را تشکیل داد. در جنوب‌غربی سرزمین عیلام که جز ممالک آشور بود ضمیمه دولت ماد شد.
مملکت ماد در زمان سلطنت او خشتره به اوج عظمت و قدرت رسید و حدود آن از شمال به ارمنستان، از جنوب به خلیج‌فارس از غرب تا رود قزل‌ایرماق در آسیای صغیر و سرزمین‌های آشور، از جنوب‌غربی تا بابل و از شرق تا انتهاء کویر اوت و به قومی تا جیحون (جز کرانه‌های دریای مازندران امتداد پیدا کرد.
کرمانشاهان در زمان مادها، یکی از ایالت‌های غربی آن دولت بود و در زمان کیاکسار جزء ساتراپ‌نشین و هم مملکت ماد بود که به‌نام بیت‌ها بیان از آن یاد شده است.
پس از اینکه او و خشتره (کیاکسار) پادشاه ماد بر سرزمین پارسوماش و افشان و پارس مسلط شد، به دوران سلطنت آرشام خاتمه داده شد. و فقط موافقت کرد که کوروش اول بر سرزمین پارسوماش و افشان حکومت کند به شرطی که تابع پادشاهی ماد باشد. کوروش اول در سال ۶۰۰ ق. م در گذشت و پسر دومش کامبیز (کمبوجیه) به سلطنت رسید. پسر اول کوروش آروککو به‌عنوان گروگا جنگی به نینوا فرستاده شد و احتمالاً در همان‌جا درگذشت.
در این زمان، مادها هنوز قدرت و نفوذ داشتند از این رو کمبوجبه با ماندان، دختر آژدهاک، پادشاه ماد ازدواج کرد. این وصلت به وحدت و تحکیم قدرت قوم پارس کمک کرد و فرزندی به‌وجود آمد که همان کوروش کبیر است.
کوروش در سال ۵۵۰ ق.م به هگمتانه (همدان) رفت و پس از تصرف مملکت او از جمله کرمانشاهان، پارت‌ها را نیز شکست داد مظاهراً سایر ایالت‌های شرقی را که قبلاً جزء حکومت ماد بودند، تحت تسلط و تصرف خویش درآورد.
در زمان اشکانیان سرزمین کرمانشاهان به دو ایالت کادینا که با کرند کنونی منطبق می‌دانند، و کامبادنه یا ناحیه کرمانشاهان تقسیم شده بود.
کرمانشاهان در زمان سلطنت اردشیر جزء استان غرب بود.
بنای شهر کرمانشاه را به بهرام چهارم نسبت می‌دهند که به‌عنوان حکمران ولایت کرمان به کرمانشاه ملقب شده بود، اما به احتمال بسیار شهری که از بنا کرد شهر کوچک کرمانشاه بود که میان یزد و کرمان قرار داشت.
پس از قباد اول، خسرو انوشیروان (۵۳۱-۵۷۹ م) به سلطنت رسید. پس از خسرو انوشیروان، هرف چهارم (۵۷۹-۵۹۰ م) شاه شد و سپس نوبت به خسرو پرویز (۵۹۰-۶۲۸ م) رسید. خسرو دوم (پرویز) طبق معمول همه‌ساله از فصل بهار به کرمانشاه می‌رفت و در سراسر راه خود در حلوان توقف کرده و به تماشای چوگان‌بازی مرزداران می‌پرداخت.
اعراب پس از جنگ نهاوند (فتح‌الفتوح) و پیشروی آنان، و پس از تصرف حلوان در سال ۲۱ هـ.ق، کرمانشاه را به صلح متصرف شدند.
در سال ۱۶ هـ.ق جریر بن عبدالله بَجَلی، از سوی هاشم بن عُتبه بن ابی وقاص به حکومت حلوان، قرماسین (کرمانشاه) و دینور منصوب شد.
در سال ۱۷ هـ.ق، قلقاع بن عمر و در سال ۱۹ هـ.ق غررةبن میتس به حکمرانی حلوان (سر پل ذهاب)، کرمانشاهان و ... تعیین شدند.