華夏古史中對於西域地理曆史的真實具體記載當始自漢代，同樣也在漢代，中央政府在西域各地開始設置地方政府機構。
西漢王朝征服西域之大業是從討伐匈奴開始的，漢武帝劉徹為了打敗匈奴，鞏固其統治，決定“通西域，以斷匈奴右臂，隔絕南羌，月氏”。為此他先派張騫兩度出使西域，以加強同西域諸地的聯係，共同對付匈奴。
這是華夏與西域之間的第一次合作，也是一次探索式的合作，雙方之間展現了相當高的誠意，最終在這次消滅匈奴的戰爭中取得了勝利。
自此開始漢廷使護鄯善以西南道諸地的鄭吉“並護北道，故號曰都護”。西方王朝在此設立西域都護府，而也是從那一天開始，新疆正式成為中國領土不可分割的一部分。
在此之後，魏晉南北朝時期是華夏王朝民族大融合時期，各民族遷徙往來頻繁，又有許多古代民族進入西域，如柔然、高車、罶噠、吐穀渾等，這仿佛是一場曆史的盛宴，無數的民族融入這片化外之地，又從這片化外之地來到中原。
民族與民族之間的隔閡好似消失，戰爭這個絞肉機不光扮演了毀滅者，也扮演了新生。
在此之後，王朝交替，隋朝大業五年，隋煬帝巡幸河西，高昌王麴伯雅等二十七國首領使者，到張掖覲見。
吐穀渾伏允對河西走廊絲綢商道壅遏和劫掠。隋朝擊敗吐穀渾伏允，隋煬帝在西域東部以及青海設西海、河源等郡，但除了極短暫的控製青海最東邊最小的河源郡以外，其他幾個郡並未被隋朝控製，隋煬帝派伏順去管理餘眾，才到西平，就不能前進，不得不返回。
但隋朝依舊對西域有著一定的控製力，但到了唐太宗接力之後，中原王朝對待西域完全是另一片天地，李靖、李道宗、侯君集等，率領大軍數次大破吐穀渾，甚至逼得吐穀渾王伏順自縊而死，伏順所部率領吐穀渾全國投降於唐。
天可汗的名號可不是白叫的。此後唐軍占領高昌，於該地置西州，又於可汗浮圖城設庭州；同年在高昌設安西都護府，後遷至庫車，改置為安西大都護府。統安西四鎮：龜茲、疏勒、於闐、碎葉。
而唐朝對西域影響最為嚴重的一次是在唐高宗時期，唐軍發動了對西突厥的一係列遠征，唐高宗發大軍分南北兩道進攻西突厥，一舉滅掉了西突厥，在此之後西突厥徹底投降，西突厥領土全部為唐所有，加上原本屬於西域的土地，盛唐完全占據了整個新疆。
當安史之亂爆發後，唐王朝被嚴重削弱，甚至連高原上的吐蕃都占據西域北庭，在此之後更是占據了安西。
但不久之後，回鶻終於崛起了，驅逐吐蕃，占據西域。懷信可汗時，回鶻驅逐吐蕃，控製北庭。回鶻保義可汗時，回鶻勢力已向西擴展至焉耆、龜茲。
吐蕃和回鶻都衰落下來後，這一地區進入混戰時期。西域在這時出現了幾個國家並列存在的局麵。
其中主要有高昌、黑汗王朝和於闐等地方政權，這樣的割據局麵一直從唐朝滅亡之後維持到了現在，事實上並非是所有的西域王國都對大宋不敬，有些王國還是依舊俯首帖耳的。