唐朝初年，随着唐王朝的不断西扩，为了维护丝绸之路安全，加强唐朝对西域的统治，唐太宗于贞观十四年（640年）设立安西都护府。然而，吐蕃崛起之后，便开始与唐朝争夺西域归属权，再加上后突厥叛唐占据漠北，武则天又于长安二年（702年）另设北庭都护府。
“安史之乱”中，由于唐朝从陇右、河西抽调大量精兵回师平叛，导致陇右、河西防御空虚，吐蕃趁机攻占陇右、进兵河西，导致唐朝与西域联系彻底被切断。正如《大唐漠北的最后一次转账》中所言，“出时铁军少年郎，战死已是白头翁。四十二载守西域，何日再见长安城”，西域唐军苦苦坚守长达近半个世纪，最终还是被吐蕃攻陷。
唐朝西扩设安西大都护府，吐蕃崛起后开始与唐争夺西域
回顾大唐历史，从唐高祖李渊于武德元年（618年）开创大唐基业开始，唐朝初期对外始终呈现征战扩充态势，尤其是唐太宗李世民和唐高宗李治在位期间，大唐铁蹄冲出西域、直抵中亚，重开丝绸之路，而为了统治西域地区，确保丝绸之路安全，唐朝先后于西域地区设立安西都护府和北庭都护府。
唐太宗贞观十四年（640年），因高昌王麹文泰断绝西域与中原的商业往来，唐太宗派侯君集、薛万彻率领大军攻打高昌，麴文泰病死后其子麴智盛投降，唐朝遂于其地设西州都护府。同年九月，又于高昌交河城设安西都护府， 用以针对西突厥。
贞观二十二年（648年），安西都护府第二任都护郭孝恪（前任为乔师望）奉命率军攻破龟兹，之后安西都护府治所便多次在龟兹与高昌之间来回迁徙，最终于唐高宗显庆三年（658年）定于龟兹，升格为安西大都护府，并于属地分设州府，加强对西域地区的管理。
随着唐朝于唐高宗显庆二年（657年）攻灭西突厥，以及唐朝的不断详细扩张，到唐高宗龙朔元年（661年）时，安西大都护府的管辖区域已经极为庞大，其辖地不仅包含了今天的新疆地区，甚至还包括了中亚五国和阿富汗地区。
就在唐朝不断向西扩张之际，青藏高原地区的吐蕃也已经悄然崛起，渐渐与唐朝开始产生摩擦。早在唐太宗贞观十二年（638年），“松州之战”爆发，松赞干布便借口吐谷浑阻挠自己向大唐求亲，出兵二十万入侵吐谷浑，唐朝则派侯君集、牛进达率军五万帮助吐谷浑击退吐蕃。此战后，松赞干布终于见识到了唐朝的强大，而唐太宗也意识到了吐蕃已经崛起，于是唐太宗将远房侄女文成公主嫁给了松赞干布，双方和亲修好，此后数十年内相安无事。
随着唐朝和吐蕃关系的日益缓和，双方来往日益密切，汉文化开始不断输入吐蕃，这使得吐蕃实力愈发壮大。松赞干布去世之后，掌握了吐蕃大权的大论禄东赞，开始再度推行扩张政策，吐蕃与唐朝围绕吐谷浑和西域归属问题冲突再起。
从唐高宗显庆元年（656年）起，吐蕃便已经开始频繁攻击吐谷浑，并最终于唐高宗龙朔三年（663年）攻占吐谷浑，吐蕃北境开始直接与河西、陇右相接，直接威胁了唐朝河西、陇右和西域安全，唐朝因此开始积极谋划帮助吐谷浑复国。
唐高宗咸亨元年（670年）四月，吐蕃大举入侵西域，攻陷西域白州等十八个羁縻州，又合于阗联手陷龟兹拨换城，导致唐朝被迫罢安西四镇（碎叶、龟兹、于阗、疏勒）。事已至此，唐朝不出兵已不可能，唐高宗于是派薛仁贵、阿史那道真等率军五万出击吐蕃，然而却在“大非川之战”中惨败。
“大非川之战”后，吐谷浑复国计划彻底泡汤，从此散居于青海、甘肃、陕西、宁夏等地，分属吐蕃、唐朝统治，而吐蕃则就此一跃成为与大唐分庭抗礼的西部豪强。此后，双方围绕西域归属多次交战，双方各有胜负。
武则天长寿元年（692年），王孝杰重新收复安西四镇，安西都护府重新移至龟兹。而由于后突厥叛唐攻陷漠北，从东北部威胁西域安全，为了加强对西域的统治，武则天又于长安二年（702年）设北庭都护府，负责管辖天山北路、热海以西西突厥故地，安西都护府则只负责管辖天山南路、葱岭以东地区。
“安史之乱”后西域防御空虚，吐蕃切断唐朝与西域联系
由于唐朝与吐蕃关于西域的长期争夺，唐朝对于吐蕃的进攻也是做了充足的准备，唐玄宗时仅在河西和陇右便驻扎了14.8万精兵，同时于开元年间设立河西、陇右、剑南三个节度使，全面防止吐蕃的进攻。
然而，“安史之乱”的爆发却全面打破了唐朝的部署，由于中央朝廷的节节败退，导致不得不从河西、陇右抽调兵力回师平叛，结果导致河西、陇右兵力空虚。与此同时，吐蕃赤松德赞不仅解决了内乱，而且兼并了剑南道管辖的诸羌羁糜州，可以集中兵力与唐朝争夺西域归属。
对于夺取西域，吐蕃的战略意图也很有针对性，重点针对的就是作为唐朝联系西域的咽喉地区，所采取的方式便是蚕食边境军事据点，然后重点破陇右，遮断河西、孤立西域的战略方针。此时唐王朝由于正值内乱，根本无法顾及西北防御，结果导致吐蕃接连攻破陇右诸州。
唐肃宗至德元年（756年），吐蕃先后攻破威戎军、神威军、定戎军、宣威军、制胜军、金天军、天成军等军，又于次年攻取廊、霸、岷等州及河源军、莫门军等军。宝应元年（762年），“陷临洮，取秦、成、渭等州”，到唐代宗广德元年（763年），吐蕃又攻入大震关，攻取兰、河、鄯、洮等州，结果唐朝“陇右地尽亡”，并于同年10月进逼长安，唐代宗仓皇逃往陕州。
虽然这次吐蕃进入长安，最终被郭子仪所逼退，但陇右被吐蕃占据后，唐王朝与西域的联系彻底中断，由于无法得知西域的具体情况，唐廷甚至一度认为西域已经沦陷。直到“安史之乱”结束后的第五年，即唐代宗大历三年（768年），才有一支西域唐军冲破重围，来到长安向唐代宗禀报了西域的情况。
至此，唐廷才知道，原来北庭节度留后曹令忠（后赐名李元忠）和安西四镇留后郭昕（郭子仪之侄）仍然在率领仅剩的唐军，与沙陀、回鹘军队联手坚守北庭和安西。对此，唐代宗下诏褒奖他们，“不动中国，不劳济师，横制数千里，有辅车首尾之应。以威以怀，张我右掖，凌振于绝域，烈切于昔贤。”
残余唐军坚守长达几十年，最终仍然被吐蕃所攻陷
攻占陇右之后，吐蕃自陇右继续向西用兵，开始逐步吞并河西地区，当时河西下辖凉、甘、肃、瓜、沙、伊、西等七州，其中伊州（762年）、凉州（764年）和肃州（766年）已被吐蕃攻占，而瓜州（776年）、沙州（781年）、甘州（781年）也随后陷落，只剩西州还在苦苦支撑。
唐德宗建中二年（781年），郭昕与李元忠一起派使者，借道回鹘赶赴朝廷上奏情况，唐德宗对于他们予以了嘉奖，并任命李元忠为北庭大都护兼伊西、北庭节度使，赐姓名李元忠；郭昕为安西大都护、四镇节度观察使，并且诏令四镇将士均按等级破格提拔七级。
而直到此时，唐军在西北的艰苦抵抗情形，才被朝廷所得知，例如根据《旧唐书》记载，伊州刺史袁光庭坚守伊州多年，直到士兵全部战死、粮食全部吃光，袁光庭无奈之下先杀妻子，然后自焚而亡，唐德宗得知后，追赠其为工部尚书。
由于陇右和河西的全面丧失，唐王朝与西域的联系已经彻底断绝，再加上“安史之乱”后唐朝全面衰微，因此，虽然此时西域的抵抗形势已经岌岌可危，但唐王朝对于这些留守的大唐将士，已经无法给予实际性的帮助，这些名义上的嘉奖，也仅仅只能支撑一下士气罢了。
唐德宗建中四年（783年），“泾原兵变”爆发，唐德宗无奈之下向吐蕃请求援兵，吐蕃则借机要求唐朝割让今甘肃、宁夏一带的径、灵等四州，并要求唐朝正式割让安西都护府和北庭都护府的西域辖地。唐德宗无奈，只得予以应允，并诏令西域唐军“递相慰勉，叶力同心，互相提摘，速图近路，复归乡井，重见乡亲……如有资产已成，不愿归此（内地），亦任便住，各进所安”。
不过，由于吐蕃军队出兵后并不积极进军，反而趁机劫掠今陕西武功一带，因此唐德宗最终拒绝履行约定。
唐德宗贞元五年（789年），吐蕃军队以在怛逻斯之战中背叛唐军的葛罗禄部，以及白服突厥作为向导，大举进攻孤军坚守的北庭都护府，虽然与唐朝交好的回鹘率军救援，但却被吐蕃击败。孤立无援的北庭都护府，最终于贞元六年（790年）陷落，北庭节度使杨袭古（李元忠已于786年去世）率领两千多残兵退入西州，但次年西州也被吐蕃攻陷，杨袭古则被盟友颉干迦斯诱骗至牙帐杀害。
由于北庭陷落后，唐朝与安西的联系彻底断绝，因此关于安西都护府的失陷时间，史料并无明确记载。有学者推论，安西最后的陷落时间是唐宪宗元和三年（808年）冬，另有说法认为直到唐文宗开成五年（840年）随着回鹘分裂、龟兹独立建国，安西都护府才算彻底失陷。
从天宝十四年（755年）“安史之乱”爆发，唐朝再也无力支援西域，驻守于安西和北庭的唐军，独自坚守西域地区长达四十年，正如“满城尽白发，死不丢陌刀。独抗五十载，怎敢忘大唐”所言，曾经风华正茂的大唐官兵，在北庭和安西陷落之时，已经是满头白发。
不过，在西域陷落半个世纪以后，归义军张义潮于唐宣宗大中二年（848年）在沙州发动起义，历经十三年苦战，先后收复瓜州、沙州、伊州、西州、甘州、肃州、兰州、鄯州、河州、岷州、廓州、凉州等河西、陇右十二州，并重新与大唐建立联系。然而，由于归义军孤悬在外，唐王朝对于这支军队却是充满了猜忌，非但未予以支持，反而试图削弱归义军势力，结果导致归义军最终陷入分裂，唐朝也就此彻底丧失了收复河西、陇右和西域的机会。