古代稱甘肅玉門關和陽關以西地區為西域。狹義西域上是指葱嶺即今帕米爾高原以東的新疆廣大地區，廣義西域指凡是通過狹義西域所能到達的地區，包括亞洲中、西部，印度半島的地區。
西域地區地理環境是山脈與盆地相間排列，喻稱“三山夾二盆”。北部阿爾泰山，南部為崑崙山系；天山橫亙於新疆中部，把新疆分為南北兩半，南部是塔里木盆地，北部是準噶爾盆地。
受高山沙漠地形影響，西域的古人散佈在綠洲上。這裏是東部華夏民族與西方國家聯繫的必經之路，沿着綠洲形成了通道，通道上的居民通過貿易而繁榮。
根據考證，公元前17世紀西域地區已出現基本的國家形態，在公元前5世紀左右，西域地區開始逐漸繁榮。西域國家主要分佈在塔里木盆地、吐魯番盆地和以北準格爾盆地的邊緣，利用從高地上溶化的水在綠洲上生活，塔里木河與羅布泊是西域地區的主要農業、生活水源。商朝帝王武丁的墓葬裏發現了來自於闐國出產的和田玉，3000多年前東西方已經開始交流。
西漢時期，西域小國林立，天山以北的一些小國受到匈奴的控制和奴役。漢武帝時期開始對匈奴作戰，為了孤立匈奴，漢王朝開始重視西域。公元前138年，張騫奉漢武帝命出使西域，張騫在西域地區，竟然經過了30多個國家，回來彙報以後，漢朝稱之為西域36國。
西域國家分佈在絲綢之路上，都是小城邦國，比較有名的烏孫、龜茲、焉耆、若羌、樓蘭、莎車、疏勒、車師、大宛、安息、大月氏等十幾西域國。除了大宛，安息，大月氏等國大一些外，西漢時龜茲、焉耆、姑墨、扜彌、于闐、疏勒、莎車、鄯善、尉犁、温宿、車師等20個城國共有3萬多户，27萬多人。 有幾個小國僅1000多人，最小的單桓國才194人。
西域諸國國土狹小，建於綠洲之上，領土以王城為中心，以綠洲為邊界。這些小國，根據形勢依附於漢朝，或者聽命於匈奴。
儘管西域的國家都不大，西域的人種卻很複雜。塔里木盆地南緣、西緣屬於雅利安人，白種人。塔里木盆地東部和北部諸國屬於吐火羅人，是另一起源的白種人。匈奴屬於古華北人種和古北亞人種，黃種人。來自中原的漢人進入以後，西域的人種民族更加複雜。
《漢書·西域傳》記載，西漢後期西域大約有50餘國。東漢後期，西域各國相互之間不斷兼併，至晉朝初年形成了鄯善、車師等幾個大國並起的局面。
南北朝時期，漢族、氐族、匈奴、鮮卑、柔然等民族建立了前涼，後涼，北涼，南涼，西涼、高昌等國，這些國家先後統治了西域地區。
唐貞觀十四年（640年），唐太宗派大將侯君集滅亡高昌國，設立了軍事和政治機構西州和安西都護府。至此，西域融進了華夏王朝疆域。