尽管西域的国家都不大，西域的人种却很复杂。塔里木盆地南缘、西缘属于雅利安人，白种人。塔里木盆地东部和北部诸国属于吐火罗人，是另一起源的白种人。匈奴属于古华北人种和古北亚人种，黄种人。来自中原的汉人进入以后，西域的人种民族更加复杂。
《汉书·西域传》记载，西汉后期西域大约有50余国。东汉后期，西域各国相互之间不断兼并，至晋朝初年形成了鄯善、车师等几个大国并起的局面。
南北朝时期，汉族、氐族、匈奴、鲜卑、柔然等民族建立了前凉，后凉，北凉，南凉，西凉、高昌等国，这些国家先后统治了西域地区。
唐贞观十四年（640年），唐太宗派大将侯君集灭亡高昌国，设立了军事和政治机构西州和安西都护府。至此，西域融进了华夏王朝疆域。
