魏晋五胡十六国时期（首都赤谷城在伊塞克湖）。五胡十六国末，乌孙被柔然击败，西南迁至葱岭山中，北匈奴移居该地附近，在史册上称为悦般。隋时属西突厥汗国，其汗庭千泉位于该地附近，唐时在该地修筑碎叶城，西陲的怛罗斯城也坐落于此处。中唐时游牧于阿尔泰山的三姓葛逻禄逐渐西迁于此，至晚唐时回鹘汗国灭亡，与部分移居该地的回鹘人建立喀喇汗国，其首都八剌沙衮坐落于该地，金时契丹人举族西迁建西辽，该地虎思斡鲁朵城为西辽都城，元时属窝阔台汗国和察合台汗国。1466年哈萨克人在七河西部建国，16世纪中期与东察合台汗国争夺此地，在