自北魏以后，褒斜道线路多次变化。
北魏正始四年（公元507年）修治自回车至褒谷的栈道。回车道新线将褒斜道北段改为北连陈仓故道北段，南越紫柏山、紫关岭至回车而后接秦汉褒斜道南段。其路线大致相当于元代以后的连云栈道线和今宝（鸡）汉（中）公路线。
唐代前期，褒斜旧道仍通行旅，但非驿路。唐中叶以后，褒斜道已离旧线，行于宝鸡、散关、凤州间的陈仓道。
敬宗宝历二年（公元826年），兴元节度使裴度奏修褒斜路，其路线仍沿秦汉褒斜道旧线，但在西江口东北太白河至今太白县城嘴头镇之间，选用了一条更为近捷的路线，即由嘴头镇往南经方才关、蒋家坟、鲁家崖、磨房沟，沿太白河而下，至田坝子入留坝县境，再经桑园坝至江口与褒斜旧道合，此即《元和郡县图志》所载的太白山路。今太白河乡苟家河至王家庄一带，仍留有栈桥孔遗迹。
唐开成四年（公元839年），山南西道节度使归融修治秦蜀通道，北至散关，南至剑门，凿修栈道千余里以通驿路。驿道北段所走路线，在宝鸡、散关、凤州间为陈仓故道，凤州至武休潭间为北魏所开的回车道，武休潭以南仍为秦汉褒斜道旧线。
唐大中三年（公元849年），东川节度使郑涯和凤翔节度使李玭奏修文川谷路。线路为：西江口以北循秦汉褒斜旧道，以南另开新道。即由今留坝县上南河折东行，至城固县文川镇，又折西南至汉中。文川道虽然近捷，但峻折难行，时不经年便被暴雨冲毁。后又改取归融所修的褒斜新道为驿路，即后来的“连云栈道”。
宋元明清以来，均以唐斜谷道（连云栈道）为入蜀大驿道。清康熙三年（1664年）陕西巡抚贾汉复对唐褒斜道进行最后一次大规模修整。明清时期，秦汉褒斜道多年失修，南段已阻塞不通，但由城固北出小河口，经西江口，沿秦汉褒斜道东行，仍有间道通眉县。此道大体和唐代文川道为同一路线。
褒斜道扩建成褒斜栈道，是一大工程，也是褒斜道一次比较大的变革，在工程技术方面多有创造。栈道亦称阁道，是高阁式的通道，也就是一种天桥。褒斜二水的河谷，有些地段比较狭窄，两岸岩石矗立，道路难于通过，河流有些弯道的凹岸，湍急的水流直扑岸边陡峻的岩石，岸上无容身之地，在这些险段即修栈阁，以便畅通。
阁道工程
修栈阁，“石坚不受斧凿”，即采用“火焚水激”之法，开山破石。其施工方法是：“遇大石塞路，则以锤碎而通之；遇峭壁悬崖，则在崖壁之上凿孔，架横木，上覆木板，钳钉以通之；遇深沟险涧，则架长柃，覆厚板以通之；遇险陡“羊肠”，壁立千仞，则在路旁打桩立栅，砌石栏以通之（《西京赋》注）。
栈阁的修造形制，则大多在崖壁上凿成30公分见方，50公分深的孔洞，洞中插木柱、石柱。分上、中、下三排，上排搭遮雨棚，形如屋顶，以遮半山流下来的泉水或滚落的石块；中排铺板成路；下排支木为架。相互间榫卯结合，远望如空中悬阁。
褒斜栈道，时通时塞，时毁时建，有时，毁于水害，如蜀汉建兴八年（230），“大雨道绝”。有时毁于南北割据，如东汉末年，张鲁雄据汉中，“断绝峡谷”，“不得复通”。
栈道毁于战火者，当居多数。西汉高祖刘邦于公元前206年4月“道由子午”来汉中就“汉王”位后，烧毁栈道，以“示天下无还心”，解除楚霸王项羽的戒备。刘邦据汉中秣马厉兵。6月韩信命樊哙“明修栈道”，继续麻痹项羽，自己和刘邦取道陈仓，进入关中，这就出现“明修栈道，暗渡陈仓”的典故。明代诗人何景明曾赋诗“汉王昔日定三秦，壮士东归意气新，旌旗暗渡陈仓口，父老重迎灞水滨”。
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