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牛向东生于1964年8月，陕西陇县人，他早年入职军工行业，曾在中国兵器工业总公司内蒙古第一机械制造厂工作，1993年在北京大学经济学院博士研究生班政治经济学专业学习，毕业后进入原国家经贸委，2000年12月至2002年8月任国务院办公厅秘书二局二秘，明确为副处级。之后，他再次求学，成为中国社科院金融研究所博士后工作站博士后研究人员，其间在美国宾夕法尼亚大学师从诺贝尔经济学奖获得者劳伦斯·克莱茵从事博士后研究。彼时，牛向东多以经济学者身份亮相，在世界著名学术期刊发表多篇论文，还在2003年中美贸易纠纷时在国内媒体发文称，“中美贸易的巨额逆差，责任主要在美国方面”。
2004年底，学成后的牛向东正式从政，仕途转向甘肃。2004年11月，牛向东任兰州市长助理，担任该职共5年10个月，期间先后兼任兰州市国资委主任、兰州高新技术开发区管委会主任。2010年9月，他升任兰州副市长，时长达6年，于2015年6月任兰州新区管委会副主任。后于2016年11月卸任副市长，任兰州新区党工委副书记、管委会主任，晋升正厅。（媒体报道时间：2019年5月17日）