准噶尔部以伊犁为中心建立准噶尔汗国。经过激烈的战争，1697年，清军击败了准噶尔，控制了今新疆东部，哈密、吐鲁番首先归附清朝。1755年，清军最终攻占伊犁，准噶尔于是亡国，是为准噶尔之役。1757年又平定了准噶尔辉特部阿睦尔撒纳之乱。1759年，清军平定回部宗教首领波罗尼都、霍集占发动的大小和卓之乱，最终控制新疆全境。周边的哈萨克、布鲁特、浩罕、巴达克山等国也附属于清朝。19世纪中叶，沙俄割佔中国领土，1864年的塔城条约将新疆西北部巴尔喀什湖以南一带自消灭准噶尔后得到的土地割让给俄国。1864年同治新