93年最终被武周收复。702年在庭州设置北庭都护府，后又升为北庭大都护府，管理天山北麓及新疆东部地区的军政事务，而安西大都护府管理天山南部和葱岭以西的广大地区。唐玄宗开元年间，曾在两大都护府之上设碛西节度使，是当时全国八大节度使之一。非汉族聚居区，则设置羁縻府州。同时，还在龟兹、于阗、疏勒、碎叶（一度是焉耆）设军事建制，史称安西四镇。初期回鹘汗国与唐朝关系密切，安史之乱之后，回鹘势力逐渐强大，在之后的三十二年内逐步占领了天山山脉南部的和河西走廊的广大地区，甚至在763年洗劫了唐朝京城长安。同时，