原设在西州（新疆吐鲁番）的安西总督府，遂向西推进，移到龟兹。

疏勒王国（新疆喀什）、于阗王国（新疆和田），两个与龟兹王国面积相当的国家，没有经过战争，就向中国投降。中国遂在焉耆、龟兹、疏勒、于阗，设立四个军事据点，称为“四镇”，隶属安西总督，作为中国西陲屏藩。六七○年，吐蕾王国以倾国兵力对西域攻击，四镇一时陷落。二十二年后的六九二年，中国大将王孝杰反攻，吐蕃败走，四镇又回到中国版图。

对西域（新疆及中亚东部）诸国来说，中国和西突厥汗国，是两个巨人。西域诸国处在中国和西突厥汗国夹缝中，跟前二世纪时处在中国和匈奴汗国夹缝中一样，十分狼狈。上述五个王国，就是两大超级强权间的牺牲品。等到所有独立王国都被中国并吞，中国边境向北向西推进，直接跟西突厥汗国接触时，终于爆发一场决战。六五七年，中国大将苏定方率领远征军，包括回纥兵团和若干归附中国的东突厥兵团，向西突厥汗国总攻，三道并进。西突厥沙钵略可汗亲统十姓（十个部落、兵团，自中亚向东挺进迎击。两国大军在伊丽水（新疆伊犁河）以北相遇，沙钵略可汗大败，率领残军渡伊丽水，向碎叶水（哈萨克吹河，或译楚河）撤退，中国远征军穷追，在碎叶水北岸再次决战，沙钵略可汗再大败。带着左右少数侍卫，向西逃亡。逃到咸海东南的石国（乌孜别克塔什干市），被石国生擒，交给抵达城下的中国远征军。

跟东突厥汗国的情形一样，西突厥汗国的部落从此星散。以后虽然同样也有“可汗”兴起，总归昙花一现。到下世纪（八）四十年代七四二年，最后一任中国派遣担任大可汗的阿史那听，被突骑施部落击斩，西突厥汗国途名实同亡。

中国在西域获得的是完整的胜利，跟张骞、班超时代有很大不同，那时不过限于移植屯垦，主要的是断匈奴右臂的军事联盟。而本世纪（七）起，却设州设县，