唐朝贞观年间，先后击败了东西突厥，加强了对西域的统治，唐朝先后还设置了安西都护府和北庭都护府来管辖西域的天山南北地区。

1、安西都护府

安西都护府和安西大都护府乃是唐朝管理碛西的一个军政机构的不同时期的名称，其统辖安西四镇，最大管辖范围曾一度完全包括天山南北，并至葱岭以西至达波斯，在武周时期北庭都护府分立之后，安西都护府分管天山以南的西域地区。

龙朔二年（662年）之后，吐蕃和唐朝反复争夺安西四镇，此处几度易手。公元755年安史之乱爆发后，大量安西都护府驻军被调往内地参与平叛，导致安西都护府空虚，吐蕃趁机进兵安西，直到唐德宗贞元六年（790年），安西四镇相继完全陷落。

2、北庭都护府

北庭都护府管理区域东起伊吾，西至咸海一带，北抵额尔齐斯河到巴尔喀什湖一线，南至天山。武周长安二年（702年），武则天于庭州置北庭都护府（今新疆吉木萨尔北破城子），取代金山都护府，管理西突厥故地，仍隶属于安西都护府。辖境相当今阿尔泰山以西， 咸海以东， 天山以北和巴里坤湖周围地区。