Năm 1009, Lê Long Đĩnh chết, triều đình do Đào Cam Mộc khởi xướng, tôn quan Điện tiền chỉ huy sứ Lý Công Uẩn lên ngôi, lập ra triều Lý. Mùa thu năm 1010, Lý Công Uẩn dời đô từ Hoa Lư ra Đại La và đổi tên thành Thăng Long. Năm 1054, nhà Lý đổi tên nước là Đại Việt.

Thời Lý, cả nước được chia thành 24 lộ, phủ, miền núi có các châu. Tuy nhiên, do cách thức quản lí và chính sách của triều đình, cách gọi lộ, phủ, châu không thống nhất. Ở vùng đồng bằng chủ yếu là lộ hay phủ, ở miền núi gọi là châu hay đạo. Dưới phủ là huyện, dưới huyện có các hương.

Vĩnh Phúc thời kì này thuộc lộ (châu) Quốc Oai (đời Trần Thuận Tông đổi gọi là trấn Quốc Oai, gồm một phần đất tỉnh Vĩnh Phúc và tỉnh Hà Tây trước đây) cùng một phần châu Chân Đăng (phạm vi gồm hai tỉnh Phú Thọ, Vĩnh Phúc hiện nay).

Triều Lí kế thừa thành quả của các triều Ngô, Đinh, Tiền Lê tiếp tục xây dựng và không ngừng củng cố bộ máy triều chính, ban hành luật pháp, tổ chức quân đội, phát triển kinh tế...Đối với các thổ hào, tù trưởng địa phương, triều Lí thi hành chính sách chiêu dụ, chủ trương cai trị ràng buộc lỏng lẻo, song kiên quyết trấn áp những hành động chống đối, cát cứ. Vĩnh Phúc là vùng đất trọng yếu, tiếp giáp với kinh thành Thăng Long trên con đường hành quân lên vùng Tây Bắc, vì thế rất được triều Lí coi trọng.

Năm Thuận Thiên 15 (1024), vua Lí Thái Tổ hạ chiếu cho Khai Thiên vương Phật Mã cầm quân đi đánh Phong Châu. Năm Thông Thụy 4 (1037), Lí Thái Tông tiếp tục thân chinh "đi đánh đạo Lâm Tây, sai Khai Hoàng vương (Nhật Tông) làm Đại nguyên soái đánh các châu Đô Kim, Thường Tân, Bình Nguyên, cho Phụng Càn vương (Nhật Trung) làm kinh sư lưu thủ. Quân đi từ kinh sư đến đóng ở Lâm Tây, dẹp yên được".

Bên cạnh các cuộc hành quân trấn áp, nhằm thắt chặt sự ràng buộc các thủ lĩnh, hào trưởng địa phương với chính quyền trung ương, nhà Lý đã nhiều lần phong chức tước, gả các công chúa và ngược lại con em họ nhiều người được các vua Lý lấy làm vợ.

Nhiều sự kiện được sử ghi lại liên quan đến châu Chân Đăng cho thấy mối quan tâm đặc biệt của triều Lý đối với vùng đất này. Đại Việt sử kí toàn thư chép: tháng 2 năm 1033, châu Định Nguyên làm phản, vua Lý Thái Tông thân chinh tiễu phạt, đóng lại ở châu Chân Đăng, có người họ Đào dâng con gái, được vua nhận làm phi. Tháng 3 năm Bính Tị (1036), vua Lý Thái Tông gả công chúa Kim Thành cho châu mục châu Phong là Lê Tông Thuận. Con gái của Phụng Càn vương là công chúa Ngọc Kiều, được Lí Thánh Tông nuôi trong cung, sau gả cho châu mục châu Chân Đăng. Vua Lý Thần Tông (1116 - 1137) có 4 người vợ, bà thứ nhất là Cảm Thánh Hoàng hậu (mẹ đẻ của vua Lí Anh Tông), bà thứ tư là Phụng Thánh phu nhân đều là con gái châu mục châu Chân Đăng.

Để tỏ lòng kính thuận, cũng là đáp lại ân huệ của nhà vua, châu mục Chân Đăng thường dâng biếu vua Lý sản vật địa phương.

Dưới thời Lý nhà nước rất chăm lo sản xuất nông nghiệp. Nghi lễ cày ruộng tịch điền có từ thời Tiền Lê được các vua đầu triều Lý duy trì và rất coi trọng. Về ruộng đất, trên danh nghĩa, quyền sở hữu thuộc về nhà nước, triều đình trực tiếp quản lí các loại ruộng quốc khố, đồn điền, tịch điền, ruộng đất công làng xã, đồng thời sử dụng để ban thưởng phân phong cho các công thần. Ngoài ra, ruộng chùa là một loại hình sở hữu ruộng đất phổ biến ở thời kì Phật giáo phát triển thịnh đạt. Năm 1086, nhà Lý phân biệt chùa làm 3 loại: đại danh lam, trung danh lam và tiểu danh lam. Cách phân biệt này có lẽ cũng phản ánh sự khác nhau về kinh tế giữa các chùa thời ấy. Thực tế thì ruộng chùa thời Lý chiếm một diện tích không nhỏ.

Bên cạnh ruộng công, thời Lý, chế độ sở hữu ruộng đất tư nhân đã khá phổ biến. Hiện tượng mua bán, kiện tụng và cúng tặng ruộng đất đã xuất hiện ở nhiều nơi. Nhà Lí đã ban hành nhiều điều luật công nhận quyền tư hữu này. Năm 1123, nhân việc cấm giết trâu bò nhà Lí ra lệnh: "Từ nay về sau cứ 3 người làm 1 bảo, không được giết trâu ăn thịt, ai làm trái thì bị trị tội theo hình luật”. Các năm sau (1137, 1143), nhà Lí lại tiếp tục khẳng định biện pháp cứ “3 nhà làm 1 bảo” liên kết với nhau, kiểm tra mùa màng và không được tự tiện giết trâu bò. Việc kiểm tra chặt chẽ, thường xuyên số lượng dân đinh, số lượng hộ gia đình gắn liền với việc bảo vệ sức kéo trâu bò là một chính sách nông nghiệp tích cực trong điều kiện nước ta.

Thời Lí, thủ công nghiệp khá phát triển. Tại Vĩnh Phúc, nghề gốm phát triển khá mạnh. Người thợ nung gốm Vĩnh Phúc đã đúc kết được nhiều kinh nghiệm, kĩ thuật tinh xảo, đã làm được những viên gạch xây tháp Đạo Trù, tháp Kim Tôn, đặc biệt là tháp Bình Sơn rất đẹp. Tại Phong Châu, triều đình mở xưởng luyện sắt, do nhà nước quản lí. Công xưởng này thiết lập trên khu mỏ sắt lộ thiên tại Thanh Vân, Đạo Tú (hiện nay thuộc huyện Tam Dương)