涉归的庶长子慕容吐谷浑，吐谷浑与慕容廆不和，率众西迁，最后在青海一带定居。吐谷浑于329年建汗国，典章制度类同晋制，风俗与柔然、突厥相似。608年隋臣裴矩指使高车袭击吐谷浑，吐谷浑向隋朝清求援军。隋炀帝乘机出兵，于隔年灭吐谷浑，步萨钵可汗逃亡（详见隋与吐谷浑之战）。隋廷设置鄯善、且末、西海、河源四郡以稳固河西走廊。615年隋朝陷入崩溃，步萨钵可汗成功复国，最后于663年亡于吐蕃。隋炀帝花费许多物资金钱以夸耀隋朝声威，令丝路各郡县招待西域人，直到隋亡为止。当时西域商人云集张掖，隋炀帝令裴矩驻张掖掌管通商事务，