唐王朝平高昌,在吐鲁番、哈密一带设置州、县、乡、里,实行均田、府兵制度,兴办学校,教授《论语》、《孝经》等课程。不久又相继大败东西突厥,在天山南北设立安西都护府和北庭都护府等,统辖天山南北,巴尔喀什湖以东以南,以及葱岭以西广大地域,又设龟兹、于阗、疏勒、碎叶四大军镇,以拱卫边陲。
规模宏大的城镇不断兴起,军事设施和通讯系统,从长安的安远门一直连接到帕米尔,内地官员、新兵不断到西域任职戍边,有才识的西域人也被任命官职或到内地及京师任职驻防。边关大开,只要持有“公验”、“过所”通行证,中外人士可自由往来,交往贸易空前繁荣。
大唐王朝在曾经的高昌王国设立了驻守西域的最高统治机构——安西都护府,管辖天山直至碎叶河以南地区。那时,这里是整个西域最为繁盛热闹的地方。
六十年后,公元702年,武则天又在现在的吉木萨尔,当时叫金满城的地方设立北庭都护府,掌管天山北路东起伊吾西至碎叶河的军政大权。与已经迁到龟兹的安西都护府,一北一南,使西域的政治军事中心增加到两个。
北庭都护府沿丝路北道驻兵屯田,防止突厥的进犯。安西都护府则守护丝路中道和南道,防范日益强大的吐蕃王朝。