到垂帘听政阶段。
在之后的二十年间，唐军发动了对西突厥的一系列远征，
唐高宗发大军分南北两道进攻西突厥，一举灭掉了西突厥，
在657年西突厥彻底投降，西突厥领土全部为唐所有。
显庆、龙朔年间（661-663年），唐军平定西突厥，辖区扩大至今阿尔泰山西至咸海及葱岭的东西各部直至阿姆河两岸城的诸城邦国包括今新疆大部分。
公元670年，安西四镇曾经被吐蕃攻占，
公元693年，武周再次占领。
唐朝咸亨元年，公元670年，安西都护府治所移至碎叶城。
唐朝打败西突厥后，统一了西域各地，公元702年，唐朝又在北庭（现吉木萨尔）设立了北庭都护府，管辖天山以北地区。
后又升为北庭大都护府，管理天山北麓及新疆东部地区的军政事务，而安西大都护府管理天山南部和葱岭以西的广大地区！
唐朝中央政府对西域各地实行的是藩汉分别管理制度，
即在汉民集中居住的伊州、西州和庭州等地，
行政上采用与内地一样的府、州、县、乡、里管理制度；
经济上推行“均田制”（唐朝田制）与“租庸调制”（唐朝赋税制度）；
军事上实行“府兵制”（唐朝军事制度）。
非汉民聚居区，则设置“羁縻府州”，即继续维护当地本民族首领的行政管理制度，冠以唐朝都护、都督、州刺史的名号，允其以旧俗治理其部众。
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唐玄宗年间（公元712年—公元756年在位），
唐朝又在两大都护府之上设“碛西节度使”，是当时全国八大节度使之一。
公元755年，中原地区爆发“安史之乱”（唐代安禄山、史思明发动的叛乱），大批驻守西域的唐军被调往内地，吐蕃则趁机占领南疆及北疆部分地区。
吐蕃是藏族的祖先，六世纪末兴起于青藏高原，占领青海后，开始与唐朝争夺西域。
唐朝安史之乱后，势力大减，吐蕃政权则趁机加紧了对西域的进攻，一度占领了新疆大部分地区，
公元840年，回鹘由蒙古高原西迁而来，建立了以吐鲁番为中心的西州回鹘政权和以喀什噶尔为中心的喀喇汗王朝，
这两个王朝与当时的于阗王国共同组成了西域地区三个并立的政权。
由于回鹘汗国的西迁，不久，
公元866年，吐蕃最终退出了西域。
回鹘，原称回纥，是铁勒（中国古族名）诸部之一。
最初活动于色楞格河和鄂尔浑河流域，后迁居土拉河北。
公元744年，发展壮大了的回鹘于漠北建立政权，并两次出兵帮助唐朝中央政权平息“安史之乱”。
公元840年，回鹘汗国因自然灾害侵袭、统治集团内讧及黠戛斯（中国古老民族）的进攻等原因而崩溃，其部众大部分向西迁徙。
其中一支迁往今吉木萨尔和吐鲁番地区，后建立高昌回鹘王国；
还有一支迁往中亚草原，分布在中亚至喀什一带，与葛逻禄、样磨等民族一起建立了喀喇汗王朝，
自此，塔里木盆地周围地区受高昌回鹘王国和喀喇汗王朝统治，当地的居民和西迁后的回鹘互相融合，这就为后来维吾尔族的形成奠定了基础。
9世纪中叶后，吐蕃和回鹘都衰落下来，这一地区进入混战时期。
9世纪之后的中原王朝无暇顾及西域，西域出现了几个国家并列存在的局面。
其中主要有高昌、黑汗王朝和于阗等地方政权。
公元840年，漠