羈縻政策下では、阿史那賀魯征討に功のあった阿史那弥射，阿史那歩真の2人によって西突厥諸部が統括され、その両家が代々可汗位を襲名し、唐の反乱鎮圧などに参加した。長寿年間（692年 - 694年）に弥射家の興昔亡可汗が途絶え、741年頃には、歩真家である十姓可汗の阿史那昕が突騎施（テュルギシュ）の莫賀達干（バガ・タルカン）に殺されると、西突厥の阿史那氏可汗が滅亡し、西突厥では突騎施部が台頭する。以後、突騎施部は黄姓と黒姓に分かれて互いに争うようになった。大暦年間（766年 – 779年）の後は、葛邏禄（カルルク）族が盛んになり、黄姓と黒姓の突騎施二姓は葛邏禄に臣従し、その他は回鶻（ウイグル）に附くこととなり、ここにおいて西突厥は完全に滅んだ。
貞観15年（641年）、乙毘咄陸可汗配下の屋利啜らは謀って乙毘咄陸可汗を廃位しようと考え、唐に遣使を送ってきて新たな可汗を立てるよう請願した。太宗は遣使を送り、莫賀咄乙毘可汗の子を立てて、乙毘射匱可汗（在位：641年 - 651年）とした。乙毘射匱可汗は即位すると、弩失畢部の兵を発し、白水胡城にて乙毘咄陸可汗を撃った。弩失畢部の兵が敗れたが、乙毘咄陸可汗は民から見離されたことを知り、西の吐火羅国へ亡命した。貞観23年（649年）2月、中国の使者が以前から乙毘咄陸可汗に拘束されていたので、乙毘射匱可汗はことごとく礼資をもって長安に送り帰し、ふたたび遣使を送って方物を貢納し、請婚した。太宗はこれを許可し、詔令で亀茲，于闐，疏勒，朱倶波，葱嶺の五国を分割し、聘礼（結納品）とした。5月、太宗が崩御すると、阿史那賀魯が反乱を起こし、乙毘射匱可汗の部落はそれに併合された。
貞観6年（632年）、泥孰は肆葉護可汗に命を狙われ、焉耆国へ亡命した。一方で肆葉護可汗の暴虐ぶりに耐えかねた設卑達干（没卑達干）は、弩失畢部の諸豪と肆葉護可汗の廃位を謀り、遂に肆葉護可汗を放逐した。これにより西突厥の国人たちは泥孰を焉耆で迎えて即位させ、咄陸可汗（在位：632年 - 634年）とした。咄陸可汗は大可汗となると、さっそく唐へ遣使を送って臣下の礼をとった。貞観8年（634年）、咄陸可汗が卒去すると、弟の同娥設が立って沙鉢羅咥利失可汗（在位：634年 - 639年）に即位した。沙鉢羅咥利失可汗は部衆に帰服されず、遂に離反されてしまい、統吐屯（トン・トゥドゥン：官名）に襲われ、麾下は亡散した。沙鉢羅咥利失可汗は弟の歩利設のもとへ逃れ、焉耆国に立てこもった。阿悉結（アスケール）部の闕俟斤（キュル・イルキン：官名）は統吐屯らと国人を召して、欲谷設（ユクク・シャド：官名）を立てて大可汗とし、沙鉢羅咥利失可汗を小可汗にしようとした。しかし、統吐屯が殺され、欲谷設の兵もその俟斤（イルキン：官名）に破られたので、沙鉢羅咥利失可汗はふたたび旧地を取り戻し、弩失畢部，処密部などが沙鉢羅咥利失可汗に帰順することとなった。
2017年（平成29年）10月時点で3両編成（A編成）42本 (A01-42) と、2両編成（S編成）16本 (S01-16) の158両が下関総合車両所広島支所に配置されており、山陽本線福山駅 - 徳山駅間と呉線・可部線の全線で運用されている。2014年10月から2015年3月上旬にかけて31両（A01 - A11・S01・S02編成）が新製され、2015年（平成27年）3月14日のダイヤ改正で呉線（「安芸路ライナー」が中心）および山陽本線糸崎駅 - 岩国駅（一部由宇駅）間で運用を開始。運用開始日にはこの日に開業した新白島駅と岩国駅でセレモニーが行われた。引き続き同年3月下旬から2016年2月にかけて125両（A12 - A42・S03 - S16編成）が新製され、2015年（平成27年）10月3日の運用修正で可部線全線で営業運転を開始している。2016年（平成28年）3月26日のダイヤ改正で、山陽本線福山駅 - 糸崎駅間および由宇駅 - 徳山駅間で営業運転を開始している。同時に、山陽本線三原駅 - 岩国駅間及び可部線・呉線では平日昼間時間帯の運用ならびに土休日運転の快速「シティライナー」を227系で統一した（土休日日中の各駅停車は旧型車両での運用あり）。2019年（平成31年）3月16日のダイヤ改正時点で広島地区への投入が完了し、広島地区（山陽線三原駅 - 岩国駅間および呉線・可部線全線）の車両が227系に統一される。2019年2月にS41編成とS42編成が近畿車輛を出場したことにより、全106編成が出そろった。