武威地处西北至东南走向的祁连山地震带大断裂层之间，据不完全统计，从公元前186年至今，共发生过破坏性地震34次。
武威历史上最早有记载的地震发生在公元前186年的西汉时期，当时地震破坏力较强，“杀伤人畜，摇倒房屋、城垣、寺庙无算”，毁坏程度可见一斑。东汉时期，公元143年9月也发生过一次较大的地震，山谷开裂，震毁城寺，死者甚众，部分地区多次发生余震。前凉张天锡时期，武威地震，陷裂水出。南北朝北魏时期的506年7月，凉州地震有声，城门崩塌。元朝统治时期的1326年，武威发生了一次强震，且余震持续数年，人民生命和财产损失惨重。
最严重的地震发生在1927年5月23日（农历四月二十三日）清晨5时20分，当时武威发生震级为8级的强烈地震，地震烈度为11度，震源深度12公里，震中位于古浪县（北纬37.6度，东经102.6度），当时世界大多数地震台都清楚地记录到了这次地震。地震波及甘肃、青海、陕西等地，武威、古浪等地破坏极为严重，大地震造成武威死亡共4万余人，倒塌房屋4万多间。县署倒房百余间，县长王钰也被压死；街道出现裂缝；地震时凉州城四门砖楼共24个，倒塌23个，只留残缺不全的北楼；大云寺、罗什寺、清应寺及三座号称“文笔三峰”的佛塔全部震毁；文庙儒学院大部分建筑被毁，天梯山石窟毁坏洞窟10余处，百塔寺荡然无存；城郊雷台、东岳台、海藏寺及四乡著名建筑、庙宇大部被毁……另外，大地震带来的次生灾害也极其严重。大地震后，南部水源山口大量土石雍入谷地，杂木河等大渠渠口被摇崩的土石堵塞，水流失控，形成堰塞湖，1927年6月17日夜，堰塞湖湖水决堤而下，殃及古城、六坝、新华、高坝、大河等地，水头高达数丈，冲没农房村寨143处，冲毁房屋3000余间，淹死村民近800人，牲畜近2万头（只）。大地震的淫威与可怕，让武威人民遭受到了有史以来最严重的苦难。
建国后比较严重的地震分别发生在1954年、1990年和1996年。1954年2月11日，武威所属地区发生地震，山丹部分地区震级较强，损失较大，死36人，伤138人，倒塌房屋1992间。这一年的7月31日，民勤东部发生地震，震级7级，震中烈度9度。
1982年6月8日17点40分武威县发生了一次4.0级地震。1990年10月20日16时7分，古浪、天祝交界处发生里氏6.2级地震。由于此次地震破坏性大，且震级高，国务院发来慰问电，省委书记李子奇、兰州军区司令员傅全有、省长贾志杰等先后来到古浪、天祝了解灾情，指导救灾工作。1996年6月1日20时49分，天祝、古浪两县发生里氏5.4级地震，属于中强度破坏性地震，副省长崔正华深入灾区，查看灾情，代表省委、省政府慰问灾区群众。
这几年发生的地震震级都比较小，如2008年5月23日16时27分56秒，武威发生了一次3.9级地震。由于当年发生了汶川大地震，所以有些人们在夜晚曾一度在外避震。2010年11月20日16时39分，武威市辖区与古浪县交界处发生3.6级地震，震源深度6千米。2012年1月24日06时46分20秒，武威市辖区、天祝藏族自治县交界地区发生 3.1级地震，震源深度9公里。去年曾发生过一次超过4.5级的地震，2012年5月11日18时18分07秒，甘肃省张掖市肃南裕固族自治县、武威市天祝藏族自治县、青海省海北藏族自治州门源回族自治县交界发生4.9级地震，震源深度3千米。
2013年9月17日6时43分，内蒙古自治区阿拉善盟阿拉善右旗、甘肃省张掖市甘州区交界发生4.9级地震，震源深度6千米，武威震感明显。9月20日凌晨 5时37 分，张掖市肃南裕固族自治县、青海省海北藏族自治州门源回族自治县交界又发生了5.1级地震，武威有强烈震感，但两次地震并未影响当地民众的正常生活。
一般来说，震级小于里氏2.5级的地震，称为小震或者是微震；震级在2.5-5.0级的地震，称为有感地震，全世界每年大约发生十几万次；震级大于里氏5.0的地震，会造成建筑物不同程度的损坏，称为破坏性地震。目前，人类对地震的预报，仍然是一道尚未攻克的科学难题。