爱华网630年（贞观四年），李靖以三千之众，使突厥主力土崩瓦解，而后与另一位大唐名将李世绩的配合之下，一举将东突厥彻底消灭。东突厥汗国纳入中国版图。唐朝利用投降的突厥军队作为先锋，开始经营西域。在伊吾（哈密）、鄯善等国臣服于唐朝之后，唐朝又于贞观十四年攻灭高昌国，建立了西州和安西都护府。此后，唐朝连续剿灭焉耆、龟兹、疏勒、于阗等二十几个西域小国，建立了以龟兹（今新疆库车）、疏勒（今新疆喀什）、于阗（今新疆和田西南）、焉耆（今新疆焉耆西南）安西四镇为核心的统治体系，安西都护府则座落在龟兹镇。
公元670年（唐高宗咸享元年），吐蕃对安西都护府发动第一次攻击，拉开了两国争夺西域的序幕。692年，唐军攻破吐蕃，安西四镇的争夺战暂告一个段落。经过几十年的休养生息，唐朝的国力在玄宗皇帝达到顶点，在他的领导下，唐朝开始大规模的对外用兵。此时的阿拉伯帝国（大食）也已经加入了争夺西域的行列，西域终于变成三个大国之间的角逐。
公元715年（开元三年），吐蕃与大食共同发兵攻打唐朝属国拔汗那国。唐军击败吐蕃大食联军，威振西域。公元717 年（开元五年），突骑施联合吐蕃和大食攻打安西四镇，被唐朝击败。突骑施是一个突厥族的部落，受了唐朝的安抚。公元722年（开元十年），吐蕃大军攻打唐朝属国小勃律，被唐军打败。
阿拉伯在征服了大片中亚地区与印度的边疆地区，虽然没能跨过中国的国界，但是仍旧执着地向中亚进行扩张。因为唐军这时在青海与吐蕃进行大规模的战争而无暇顾及西域，阿拉伯的影响慢慢体现出来，使得唐属国栗特诸国纷纷倒向阿拉伯一边。为了对抗阿拉伯在西域扩张，唐朝利用突骑施给阿拉伯沉重的打击。
公元718年（开元六年），大食准备侵入中国领土，但是被突厥人包围，经过偿付赎金，才好不容易得救。724年，大食军大败，导致原已叛附大食的康、石诸国复归于唐，使阿拉伯向东的扩张中止了约50年。从724 至727 年，突骑施深深地渗入粟特国境，远至康国（撒马尔罕）本土。
突骑施败亡后，唐玄宗任命高仙芝为行营节度使，率步骑一万进行远征。高仙芝行军百余日，抵达小勃律特勒满川，最后会师于吐蕃连云堡（小勃律西北部今阿富汗东北的萨尔哈德）。连云堡有万人吐蕃兵防守，在激烈的攻防战中，唐军，斩五千人，活捉千人。由于监军畏惧而不肯行。高仙芝只好自己率兵继续深入，进逼坦驹岭。坦驹岭山口，海拔4688米，是兴都库什山著名的险峻山口之一。登临山口，必须沿冰川而上，别无其它蹊径。最后终于以千余人大破小勃律，活捉小勃律国王及吐蕃公主。
公元749年，吐火罗（在今阿富汗北部）叶护失里伽罗（来自梵文）上表唐廷，师国（在今巴基斯坦北部奇特拉尔）王亲附吐蕃，此王切断了小勃律与克什米尔之间的交通，所以失里伽罗欲发兵击破师国，请求唐朝调发安西兵助战。安西四镇节度使高仙芝奉命出军，击破师国，俘虏其国王勃特没。这两次艰难的远征使得高仙芝在西域获得极大的声誉，被吐蕃和大食誉为山地之王。高仙芝的胜利，也标志着唐朝中国在中亚的扩张达到了顶点。此时，中国已经成为塔里木地区、伊犁河流域和伊塞克湖地区的占有人和塔什干的宗主，她控制了帕米尔山谷地区，成了吐火罗地区，喀布尔和克什米尔的保护者。
公元750 年，阿拉伯国内发生革命，阿拔斯王朝（黑衣大食）建立。此前，在阿拉伯帝国的压迫下，中亚诸国均臣服于阿拉伯，虽然有突骑施曾经和阿拉伯对抗过一阵子，但是突骑施败亡之后，阿拉伯迅速的恢复了在中亚的统治地位。为了打破阿拉伯的统治，高仙芝发动了对石国的战争。
公元751年，高仙芝的行动立即遭到阿拉伯帝国的反击，怛罗斯（今哈萨克江布尔城附近）战役爆发。这是一场迟早要打的战役，唐朝要恢复在中亚的霸权就必须击败阿拉伯，而阿拉伯要完全控制中亚必须击败唐朝。
唐朝为安西都护府二万唐军，盟军拔汗那以及葛逻禄部一万人，战斗力极为强大。阿拉伯方面兵力为呼罗珊本部宗教战士四万人，加上已经被阿拉伯控制的阿姆河与锡尔河流域的几乎所有属国的兵力十余万，总兵力当在十五万至二十万之间。在兵力方面，阿拉伯联军是占据了绝对的优势的。在素质方面，呼罗珊是阿拉伯历代经营的军事重镇，又是阿拔斯王朝起家的地方，呼罗珊骑兵的素质在阿拉伯帝国中当属翘楚，都是精锐。高仙芝翻越葱岭（帕米尔高原），其实已经在阿拉伯的地盘上作战，阿拉伯在补给，情报等方面占了绝对的优势。
高仙芝消灭石国后，中国在中亚的势力有所恢复，为了对抗高仙芝，阿拉伯联合河中所有属国进行反击，高仙芝得到这个情报于天宝10年四月（公元751年），从安西出发，准备先发制人。在翻过帕米尔高原（葱岭），越过沙漠，经过了三个月的长途跋涉之后，高仙芝在七月份到达阿拉伯人控制下的怛逻斯，并且开始围攻怛逻斯城。由于阿拉伯人早就在准备对安西四镇的攻击，在接到高仙芝进攻的消息之后立即组织了十余万的大军赶往怛罗斯城，双方在怛逻斯河两岸（今江布尔）附近展开决战。
战斗进行到第五天，形势突变，中国军队战斗到傍晚之后，葛逻禄雇佣兵突然叛变，从背后包围中国步兵并且断绝他们与骑兵的联系。阿拉伯联军乘机出动骑兵突击中国军队的中心，于是两万人的安西精锐部队溃败，只剩下数千人逃出。高仙芝并不甘心，准备进行反击，但在副将李嗣业的劝说下终于放弃。由于对中国军队在怛罗斯战役表现的惊人战斗力印象深刻，阿拉伯人并没有乘胜追击，只是巩固了他们在中亚的霸权而已。
后来因为军中叛乱，呼罗珊陷入混乱，阿拉伯忙于平乱，对于遥远的中国已经是有心无力了。而中国方面由于安史之乱，国力大损，也只能放弃在中亚与阿拉伯的争夺。
安西都护府在怛罗斯战精锐损失殆尽，但在盛唐时期仅仅过了两年，升任安西节度使的封常清于天宝十二年（753年）进攻并大败受吐蕃控制的大勃律（今克什米尔西北的巴勒提斯坦）。安西都护府实力的恢复非常之快，若不是安史之乱，安西都护府是有能力再次和阿拉伯人一较长短的。
怛罗斯战的后果是阿拉伯帝国完全控制了中亚，中亚开始了整体伊斯兰化的过程。另外一个后果就是中国的造纸术由是西传，撒马尔罕成为了阿拉伯帝国的造纸中心，西方文明也因此获得了迅速的发展。
公元755年（天宝十四年），安禄山叛反于范阳，天下大乱，唐朝在西域的辉煌也随着盛唐的崩溃而随风消逝。
