公元前121年（汉元狩二年），匈奴浑邪王归降于汉，汉先后设河西四郡，开拓了前往西域的通道。汉武帝刘彻为了进一步削弱匈奴的势力，“断匈奴右臂”，并与西方大夏等国开展外交和贸易，于前119年派张春再次出使西域，同乌孙进行联系，前110—前105年（元封）中，乌孙昆莫王以1000匹马为聘礼，向汉皇室求婚。汉武帝封江都王之女细君为公主，嫁与乌孙昆莫猎骄靡。后来，汉朝又以楚王之孙女解忧为公主，嫁给继位的昆莫军须靡。通过两次和亲，乌孙与汉朝的关系日益亲密。
当时，匈奴对于汉朝和乌孙都是最大的威胁，所以双方联合起来共同对付匈奴。公元前74年（汉昭帝元平元年）和前73年（汉宣帝本始元年），匈奴单于连续发大军进攻乌孙，夺其土地，俘其人民，并要乌孙将汉公主送给他，断绝与汉朝的联系。解忧公主和乌孙昆弥（莫）向汉朝求援。前71年（本始三年）春正月，汉宣帝从长安发骑兵15万，五将军分道并出，合击匈奴。同时派校尉常惠持汉朝符节监领乌孙的军队。乌孙昆弥亲率5万骑兵从西面进攻匈奴。这次战役，乌孙取得的战果最多，俘获单于的亲戚、名王、将领和军队4万人，夺得马、牛、羊、驴、骆驼70多万头。同年冬，匈奴单于自己统领骑兵万人袭击乌孙，掠夺了不少乌孙老人、妇女和儿童。当回军时，途遇大雪，一天之内雪深丈余，人和牲畜大多冻死，最后生还的不到十分之一。此时，趁匈奴衰败之机，丁令人攻其北，乌桓人入其东，乌孙人击其西。再加上天灾，匈奴许多人及牲畜冻饿而死。于是匈奴人口减少十分之三，畜群减少一半。从此匈奴大为削弱，内乱频仍，日益衰落。至公元前53年（汉甘露元年），匈奴呼韩邪单于终于归附于汉朝。
公元前60年（汉神爵二年），匈奴西边的日逐王归降汉朝。汉朝命郑吉为西域都护，监领天山南北西域三十六国，并督察乌孙。汉朝削弱匈奴，进而统一北方和西域，其中的关键是联合乌孙。乌孙在统一全中国的大业中建立了不可磨灭的功勋。
在汉和乌孙的联盟中，“和亲”起了巩固和加强联合的重要作用。解忧公主在乌孙长达半个多世纪，对乌孙和西域“城郭诸国”的政治、经济与文化都有重要影响。公主和乌孙昆弥一起连续上书，要求汉朝发兵和乌孙一起夹击匈奴，终于大败匈奴，并使之衰落。公主的长子元贵靡、孙星靡、重孙雌栗靡和孙伊秩靡等，世代相继为乌孙大昆弥（王）。三子大乐为乌孙左大将。次子万年被莎车国人请立为莎车王。小女素光是乌孙若呼翕侯的妻子。长女弟史，在龟兹王绛宾一再求婚后，结为夫妇。公元前65年（汉元康元年）夫妻同至长安朝贺。汉宣帝赐给龟兹王及夫人印缓。“夫人号称公主，赐以车骑、旗鼓，歌吹数十人，绮绣杂增琦珍凡数千万。留且一年，厚赠送之”。后来，龟兹王又多次来汉朝觐见。喜欢汉人的衣服和制度，回国后，仿汉式“治宫室，作徼道周卫，出入传呼，撞钟鼓，如汉家仪”。绛宾死，子丞德继位，自称汉外孙，直到西汉末年仍不断来觐。汉皇室待之甚厚。
解忧公主还派侍者冯嫽，持汉朝符节，代表公主遍至天山南北，赏赐各城郭之国。各国敬重信任冯嫽，尊称之为冯夫人，冯嫽是乌孙右大将之妻。当乌孙故肥王之子乌就屠自立为昆弥时，冯夫人说降乌就屠。汉宣帝专门召见冯夫人，并派谒者竺次为正使，期门甘延寿为副使，送返乌孙。冯夫人“锦车侍节”，召唤乌就屠到乌孙首府赤谷城，听候长罗侯常惠的安排。公元前51年（汉甘露三年），冯嫽随年近七十的解忧公主回长安。又因新继位为乌孙大昆弥的公主之孙星靡年少，请求再去乌孙辅佐星靡。汉帝允之，派兵100人护送前往。冯嫽是解忧公主非常得力的助手，身为一弱女子，远行数千里，代表汉朝和公主，团结了乌孙和西域城郭诸国，在历史上传为千古佳话。
乌孙国自狂王以后，汉立解忧公主长子元贵靡为大昆弥，乌就屠为小昆弥，均赐以汉朝的印绶。常惠将三校屯田赤谷，划分乌孙的人民和地界，大昆弥领6万多户，小昆弥辖4万余户。乌孙的大吏、大禄、大监等高级官员亦均佩汉朝的金印紫绶。
由上可知，有关乌孙的军国大事，都由西汉中央王朝直接过问、决策和处理。同时，西域都护也对乌孙进行督察和协助。都护段会宗曾助乌孙招回逃亡的群众，稳定他们的思想和生活，小昆弥拊离被弟日贰杀死。汉立拊离子为小昆弥。乌孙贵人姑莫匿等将逃亡的日贰刺死。为此，都护廉褒赏赐姑莫匿等每人金2o斤、缯300匹。后来，小昆弥末振将之弟卑爰疐北附康居，企图兼并大、小两昆弥。因此，两昆弥更加亲近并依赖汉西域都护。公元1—5年（汉元始）中，卑爰疐降汉，被封为归义侯。而卑爰疐又侵凌大、小昆弥。都护孙建为了保护两昆弥，将卑爰疐杀死。
乌孙是游牧民族。“穹庐为室兮旃为墙，以肉为食兮酪为浆”。饮食、衣服和住房都使用畜牧业产品制作。国内盛产马匹，富人有马多达四五千匹。乌孙出好马。汉武帝初得乌孙马，称之为“天马”。后来得大宛汗血马，更为健壮，就改称乌孙马为“西极”马。随着汉公主及其大批侍从、汉使臣和众多屯田将士进入乌孙，乌孙使者、贵族及众多随从人员前往长安，双方迅速开展了频繁的经济、文化交流。从而，促进了乌孙农业和手工业的初步发展。考古资料表明，在公元前1世纪及以后的乌孙墓葬中，发现了碾谷子的石碾、磨盘和青铜镰刀等农具，以及谷物等。从公元前1世纪以后的墓葬中发现许多反映定居生活特征的平底陶罐，以及更多的金属陪葬品和铁锅等铁器。在新疆昭苏具的一座乌孙墓的封土中，出土了一件3公斤重的铁铧。在汉朝西域都护和驻在乌孙的汉公主等大批汉人的影响下，随着本民族生产力和生产关系的发展，乌孙社会开始了封建化的进程。
后汉时，乌孙仍归附于汉朝。公元74年（汉永平十七年），戊己校尉耿恭移檄乌孙。大昆弥等非常高兴，即遣使献名马，又送质子入侍于汉。公元83年（汉建初八年），汉章帝遣卫候李邑为使者，赐给大小昆弥及其下属锦帛。三国时，《魏略·西戎传》载：丝绸之路的北新道西行至乌贪国（即《汉书》中的乌贪訾离），“转西北则乌孙、康居，本国无增损也”。当时，乌孙无变化，仍维持原状。南北朝时，乌孙因遭柔然侵袭，已西迁入葱岭山中。公元437年（北魏太延三年），北魏招抚西域各国的使臣散骑侍郎董琬等“北行至乌孙国，其王得朝廷所赐，拜受甚悦”。乌孙王还向董琬介绍破洛那（位于今中亚费尔干纳盆地）和者舌（今中亚塔什干）两国的情况，并派向导和翻译陪同北魏使者前往。当董琬等东返时，乌孙又遣使者同至北魏朝贡。此后，乌孙多次向北魏遣使朝贡。在《辽史·太宗纪》中，有938年（会同元年）八月“庚子，吐谷浑、乌孙、靺鞨皆来贡”的记载。《辽史·百官志》“北面属国官”中有“乌孙国王府”。疑辽下属的乌孙国王府，实际上并不存在，很可能是因乌孙人曾“来贡”而虚设的。
当15世纪中叶哈萨克族形成时，乌孙人加入进去，成为其中最大的一个部落，并且是哈萨克族三个玉兹（部落联盟）之一大玉兹的主体部落。现在居住在伊犁地区的阿尔班、苏万、札赖亦尔等部落都是从乌孙中分离出来的。古代乌孙人即今哈萨克族的主要族源之一。
四、城郭诸国
西域从汉武帝刘彻时起属于汉朝。原有三十六国，其地域，东面以玉门、阳关为限；西侧止子葱岭。
据《汉书西域传补注》考订，三十六国是：婼羌国、楼兰国、且末国、小宛国、精绝国、戎卢国、扜弥国、渠勒国、于阗国、皮山国、乌秆国、西夜国、子合国、蒲犁国、依耐国、无雷国、难兜国、大宛国、桃槐国、休循国、捐毒国、莎车国、疏勒国、尉头国、姑墨国、温宿国、龟兹国、尉犁国、危须国、焉耆国、姑师国、墨山国、劫国、狐胡国、渠犁国、乌垒国。
三十六国中，一部分是游牧部落，另一部分是城郭之国。《汉书》说乌孙南与“城郭诸国”相接，即指上述类似城邦的城郭之国。在塔里木盆地广袤的戈壁上，散布着一处处绿洲，在较大的绿洲中心建有城堡，城中有王，统治周围的农村和牧区，于是形成一个个城郭之国，简称城国。
西汉时，城国中人口最多的是龟兹，有6970户，81317人；其次为焉耆，32100人；第三是姑墨，24500人。万人以上的国家有扜弥20040人，于阗19300人，疏勒18647人，莎车16373人，都善14100人。此8国为当时西域的大国和比较重要的国家。万人以下5000人以上的有尉犁、温宿、车师前国等3国。
5000人以下1000人以上的有危须、皮山、精绝、乌秅、渠勒、戌卢、且末、小宛等8国。单桓最小，仅27户，194人。20个城国共有33756户，271554人，约占西汉西域总人口的83·6％。
关于城郭诸国的族属，史书上无明确记载。《史记·大宛列传》仅在叙述大宛的情况时说：自大宛以西至安息，“其人皆深眼，多须髯”。《魏书·西域传》才直接提到城郭诸国，“自高昌（今新疆吐鲁番市高昌故城）以西，诸国人等深目高鼻”。亲自经过西域的唐朝名僧玄类在《大唐西域记》中云，佉沙（今新疆喀什市）人‘：文身绿睛”……上述记载所说的都是欧罗巴人种的体质特征。
自从19世纪末20世纪初以来，新疆各地及敦煌千佛洞等处，发现了大量用婆罗米字体书写的古代文献。“就现已出土的文书来看，从公元后三世纪至十一世纪初，塔里木盆地南缘的和阗、西缘的巴楚（很可能也包括喀什在内）一带居民使用属于印欧语系伊朗语族中的古东伊朗语的几种方言，与现在塔什库尔千塔吉克自治县塔吉克族使用的舒格南语、瓦罕语属于同一系统。中世纪和阗出土的文书语言现通称为和阗——塞语，巴楚的称托姆舒克——塞语”。公元3—11世纪塔里木盆地西部和南部城郭诸国的语言情况，大致如上所述。
至于塔里木盆地东部和北部诸国的语言，“有的学者主张把……汉、唐时期在我国新疆阿克苏、库车、焉耆、高昌一带流行的语言，分别改称为龟兹语（乙种方言）和焉耆高昌语（甲种方言）”。这两种方言属于印欧语系，与印欧语中的k类语言关系较近，但它从突厥语、伊朗语，后来又从梵语中借入了许多词汇。
城郭诸国基本上都是农业国家，人民大都是定居的农业劳动者，有城郭、农田和牲畜。且末以西和以北各国都种五谷，土地草木、畜牧业和兵器生产等和仅族地区大体相伺。许多地方还出产葡萄等瓜果。
西汉时，西域已有手工业、采矿和冶炼等生产。除著名的于阗玉以外，莎车以青玉著称，鄯善也出玉。姑墨产铜铁和雌黄，莎车有铁矿山，龟兹出铅。龟兹能进行冶炼和铸造。鄯善可制作弓、矛、刀、剑等武器。
商业也初步兴起。其中规模最大的是疏勒，由于它地处通往大宛、大月氏和康居的丝绸之路北道的枢纽位置，从而形成了由若干商店组成的市场。其余各国也开展以货易货的贸易。汉搜粟都尉桑弘羊说：轮台附近各国“少锥刀，贵黄金采增，可以易谷食”。
城郭诸国在国王以下设有各种官职。在一般情况下，大国的官多，小国的官少。官最多的是龟兹，有“大都尉丞、辅国侯、安国侯、击胡侯、却胡都尉、击车师都尉、左右将、左右都尉、左右骑君、左右力辅君各一人，东西南北部千长各二人，却胡君三人，译长四人”。在以上29名官员中，武职占多数。戎卢、渠勒两小国，未设官职，但人数最少的单桓国，仅27户，却设有辅国侯、将、左都尉、右都尉和译长共5人。几乎各国都设有译长，以便在汉朝官员和当地统治者之间进行语言沟通。
“西域三十六国”于汉哀帝、平帝时（公元前6年—公元5年）分裂成55国。东汉初，都善、于寘（阗）和车师三国曾分别兼并附近的一些小国。大概在东汉重新设立西域都护以后，都护进行了干预，被兼并的小国又纷纷恢复独立。东汉时，于阗从西汉时的3300户19300人增至32000户、83000人。焉耆从4000户、32100人增至15000户、52000人。疏勒亦从1510户增至21000户。当时于寘、龟兹、疏勒是西域三大强国。
三国时，各大国又兼并附近的小国。丝绸之路南道的两大国是鄯善和于寘。中道的大国是焉耆、龟兹和疏勒。北新道上的大国是车师后部，曹魏赐其王守（署理）侍中官职，号大都尉，受魏王印。
晋代，焉耆和龟兹是西域大国。晋武帝太康（280—289）中，焉耆王龙安遣子入侍于晋。后其子龙会曾称霸西域，葱岭以东各国均听其号令。焉耆王室以龙为姓。直至632年（唐贞观六年），焉耆王的姓名尚为龙突骑支。公元91年（东汉永元三年），汉西域都护班超立白霸为龟兹王。据《晋书·四夷传》记载，吕光（338—399年）伐龟兹时，国王为白纯。《魏书·西域传》和《新唐书·西域传》均云龟兹王室姓白。龟兹在长达500多年间，焉耆在300余年间，仍保持原来的王室，世袭的统治集团没有发生更迭。其它西域城郭之国可能也有类似情况。
南北朝时，据《魏书·西域传》载，鄯善、于阗、车师、焉耆、龟兹、疏勒等大国仍旧存在。且末、蒲山（皮山）、姑默（墨）、温宿、尉头等国则分别附属于上述各大国。
五、游牧诸部
在“西域三十六国”中，有许多游牧“国”。其特征是人民“随畜逐水草”过游牧生活。除个别例外，都没有城。国王以某一山谷为其统治中心。
游牧之国一般人口不多。实际上大多是一个游牧部落被称为一个“国”。其中最大的是无雷国，有1000户，7000人，并且“主治卢城”。5000人的游牧国有桃槐、蒲犁和山国。5000以下2000人以上的有4国。不到2000人的有9国。另外4国只有几百人，其中乌贪訾离最小，仅41户，231人。《汉书·西域传》中载21个游牧国共有7380户，49564人。其人口数仅占西域总人口的15.3％。游牧诸国大都分布在西域的边缘地区，即昆仑山北麓和天山南、北麓一带。昆仑山北麓，从玉门、阳关往西南，直到葱岭，在这一漫长地带游牧的大多是羌人的部落。《汉书·西域传》说：“出阳关，自近者始，曰婼羌。”即指羌人建立的婼羌国而言。此外，小宛、戎卢、渠勒、于阗、难兜等国附近的南面，均有其它婼羌部落。昆仑山西段北麓的西夜、子合、蒲犁、依耐和葱岭上的无雷等国，也是“其种类羌氏行国”。1949年后在新疆沙雅县发现“汉归义羌长”铜印，表明汉代羌族的足迹远达塔克拉玛干沙漠北面的边缘地带。
游牧诸国中，族属有明确记载的，还有塞种建立的休循国和捐毒国。乌贪訾离国则为匈奴部落。是公元前48—前33年（汉元帝）时归降西域都护的东蒲类王部众，被安排到乌贪訾离地方放牧畜群。其它游牧国家，大概多半是操古东伊朗语的部落。此外，三国时从婼羌国西到葱岭的昆仑山中，尚有“月氏余种”存在。
乌孙对于同它邻近的游牧之国有一定影响，例如无雷虽然风俗习惯和子合国相同，但衣服穿戴却类似乌孙人。衣服类似乌孙的，还有尉头国，以及休循和捐毒两个塞种之国。
上述游牧国家的牲畜有牛、马、骆驼、驴和羊等。当时已有骡，《汉书·西域传》中写作赢。西汉时著名的大宛“天马”和乌孙“西极马”以外，蒲类国也出好马。
游牧国大多不从事农业。他们用牲畜和畜产品向邻近的城郭之国交换粮食。也有个别国家，例如依耐，生产少量粮食，但仍主要依靠邻国供应。及至后汉时，在邻近的城郭诸国和汉朝屯田的影响下，蒲类和东且弥两国的游牧民虽仍以畜牧业为主，但也耕种一定数量的农田。
汉代西域的游牧国，有的已知开采铁矿石和生产铁器。如婼羌国从当地的山中采铁，加以冶炼锻铸，自己制造弓、矛、服刀、剑和盔甲。山国的山中也产铁。
游牧诸国在官职设置方面，塔里木盆地南北有所不同。南面昆仑山北麓的羌族等部落，因为地点偏僻遥远，婼羌、西夜、子合、依耐和无雷等国均未设官。只有蒲犁国因人口较多，又离城郭诸国较近，所以设置了官职，但也只有侯和都尉各1名。北面天山一带的各游牧国却普遍设有各种官职，即使只有41户的乌贪訾离国，也有辅国侯、左都尉和右都尉等3人。以上诸国交通比较方便，离汉西域都护和戊己校尉的驻地也近，在汉朝的督促下，他们的行政和军事机构设置较为完备。
东汉时，车师后部户口有较大增长，从西汉时595户、4774人增至4000余户、15000余人，成为天山北麓最大的国家。东且弥国也从不足2000人，增至5000多人。其它游牧诸国变化不大。
三国时，西域的游牧之国有所减少。昆仑山北麓，除分布有“月氏余种葱花羌、白马、黄牛羌”外，婼羌国依旧存在，西夜、依耐、满（蒲）犁等皆属疏勒。葱岭北的捐毒、休脩（循）亦属于疏勒。天山西南麓的尉头属于龟兹。东部天山一带的东且弥、西且弥、毕（卑）陆、蒲陆（类）、乌贪（乌贪訾离）等国，附属于车师后部。库鲁克塔格山脉中的山王国（山国）属于焉耆。
南北朝时，见于记载的游牧国更少。《魏书·西域传》中提到的只有且弥国（王治于西汉时西且弥的天山东于大谷）、尉头国（仍附属龟兹）和乌孙国（已西徙葱岭）。另外出现了一个匈奴人建立的国家悦般。它位于龟兹以北，一般认为在乌孙故地。当匈奴西迁时，在其地留下了一部分老弱人等。逐渐生息繁衍，发展成为国家。南北朝时已经是一个“地方数千里，众可二十余万”的大国。