唐朝在西域開疆拓土，直追漢朝，是歷史上少有的幾個揚兵威於西域的朝代之一。但是隨着安史之亂爆發，唐朝國運也不得不走上了下坡路，無暇再在西域耀武揚威、再逞軍功了。
630年，唐朝國力漸盛，從收服伊吾(今中國新疆伊吾)開始，大唐勢力跨入西域，由近而遠，自東征西，將西域諸國次第收入版圖。到高宗時期，大唐已經擊敗突厥人、高麗人、安南人，臣服了西域諸番，形成了東至太平洋，西及波斯，北至西伯利亞，南到中南半島的空前大帝國。
不過唐朝接替突厥掌控整個西域之後，大食也就是阿拉伯帝國興起。
661年，倭馬亞家族的敘利亞總督穆阿維葉即位哈里發，以大馬士革爲首都，建立了倭馬亞王朝，由於國內的穆斯林穿着白衣，因此又稱之爲白衣大食。倭馬亞王朝大舉擴張，侵入波斯帝國，掠奪了拜占庭帝國的半壁江山，征服了敘利亞及北非的大片領土，形成了橫跨亞非的龐大帝國。 7世紀中葉，兩大帝國都往中亞擴張，勢必引發衝突。
651年波斯王在流亡吐火羅途中被大食軍隊擊斃後波斯曾多次向唐朝求援，然而唐高宗與武則天統治時期，唐帝國正全力與吐蕃人在爭奪西域，對波斯的保護僅限於政治上，以支持波斯復國來牽制阿拉伯帝國在中亞地區的蠶食。
7世紀下半葉，唐帝國與吐蕃在長達半個世紀的拉鋸戰中勝出，重新奪回安西四鎮。然而此時的情況非常複雜。唐在西域西面有大食的挑戰，不甘失敗的吐蕃與西突厥故地興起的突騎施南北夾擊成爲唐朝維持西域統治的最大威脅。
防範吐蕃進入西域與突騎施聯合，保衛蔥嶺以東即安西四鎮及周圍地區的安全是唐朝西域政策的重中之重，而在中亞的統治及對付大食的挑戰則退居到次要地位。
在該政策的指導下，唐朝基本在大食侵略中亞地區小國上基本不給予任何實質性的軍事援助，只是通過冊封小國的方式表彰小國爲唐“作捍邊疆”。同時收編突騎施以抵抗大食。
但是一再侵擾四鎮的突騎施並不總是對唐臣服，736年，唐朝聯合大食共搗突騎施漢庭碎葉。唐朝此舉再次證明蔥嶺以東是“車”，蔥嶺以西以南是“卒”，在二者不可得兼的情況下，唐朝寧可“丟卒保車”。
然而這一舉措也讓唐朝與大食之間失去了屏障，雙方在中亞的衝突已經不可避免。
750年阿布·阿拔斯推翻倭馬亞王朝的統治，建立了阿拔斯王朝。阿拔斯王朝旗幟多爲黑色，故中國史書稱該王朝爲黑衣大食。該年年末，唐朝安西節度使的高仙芝以石國王於藩臣之禮有虧而討伐。次年正月，高仙芝將石國王獻於朝廷，斬於闕下。石國王子逃到中亞諸國，告仙芝欺誘貪暴之狀。諸國皆怒，潛引大食慾共攻四鎮。據《資治通鑑》卷第216記載，“仙芝聞之，將番漢三萬衆擊大食，深入七百餘里，至怛羅斯城，與大食遇，相持五日，葛羅祿衆叛，與大食夾擊唐軍，仙芝大敗，士卒傷亡略盡，所餘才數千。”
得勝的大食沒有追擊，這是因爲消耗巨大而無力擴大戰果。但作爲勝利的獎賞，整個河中地區從此不再有唐朝保護。大食的東方勢力足以向富庶的粟特城市挺進，當地的伊斯蘭化進程也就不可避免。因此怛羅斯之戰卻是一個關鍵性的轉折點，原本志在經驗西域的大唐，至此進入衰退通道，逐步的無力聯通內亞。崛起的吐蕃、復興的突厥、西南的南詔，以及內地的藩鎮叛亂，都在一步步蠶食大唐的資源與根基。東亞文明更是在盛唐的外向後，進入了永不回頭的內斂。
怛羅斯之戰後中亞的政治格局並沒有打的改變。大食沒有乘勝東進，也沒有改變對唐政策。唐朝勢力也沒有退出中亞，唐朝仍冊封諸國。如“天寶十二載(753年)十月，封石國王男邦車俱鼻施爲懷化王”。中亞諸國在大食的蹂躪下仍尋求唐朝的保護，如“天寶十三載閏十一月，東曹國王設阿及安國副王野解及諸胡九國王，並遣上表，請同心擊黑衣，辭甚切至”，對此唐朝仍貫徹其西域政策，“帝方務以懷柔，皆勞賜，慰喻遣之，以安西域”。
然而安史之亂的爆發是唐帝國陷入深重的危機，唐朝爲了平息安史之亂，幾乎抽調了西域所有的軍事力量，吐蕃趁亂而入。787年，“吐蕃攻沙陀、回紇，北庭、安西無援，遂陷”。790，于闐陷落。《資治通鑑》稱，“安西由是遂絕，莫知存亡。”唐王朝對西域長達一個半世紀的掌控就此而終。
