公元8世紀中葉，阿拉伯帝國打敗唐朝在中亞地區的防線，公元751年的怛(音達da)邏斯之戰使唐朝將其勢力范圍收縮至帕米爾以東諸地。伊斯蘭教伴隨著阿拉伯人對中亞的征服傳入該地，使中亞地區伊斯蘭教化，并成為伊斯蘭教傳人天山南部的橋頭堡。在此之前，吐蕃(藏族祖先)勢力已進入西域，并局部性地占領了一些地區。公元755年“安史之亂”爆發后，唐朝在西域駐軍大批內調，吐蕃乘機取隴右、河西和安西四鎮，并占領整個西域，繼唐朝后統治天山南北各地。今天，人們在若羌縣附近，亦即古代米蘭河畔，還可以看到吐蕃人當年住戍的城堡遺址，中外考古工作者曾在此發掘出土了大量文物和用吐蕃文書寫的木簡。吐蕃對西域各地的軍政統治維持了天山南北局部的統一，阻擋了阿拉伯帝國勢力的東擴，為新疆社會經濟發展作出了貢獻。公元9世紀中葉，隨著北方另一批游牧民族 (葛邏祿、黠戛斯、回鶻等)西遷浪潮的洶涌而來，吐蕃人最后退出西域。   
    隨著吐蕃勢力撤出西域，在天山南部的于闐地區，還存在一個名叫“于闐李氏王朝”的地方政權。于闐地區歷史悠久，特別是佛教的傳人年代甚早，而且在佛教東傳內地的過程中扮演著十分重要的角色。唐朝前后統治于闐地區的是尉遲家族，公元912年，尉遲裟跋婆就任于闐王后，自稱為唐朝的屬國，便改族姓尉遲為唐朝的國姓李氏，自稱“李圣天”。于闐李氏王朝十分仰慕中原文化，李圣天本人不只模仿漢人衣著裝飾，而且采用漢地年號，以及機構職官建制名稱。敦煌壁畫中有他的題記。李氏王朝同中原諸王朝保持著十分密切的關系，宋朝建立后，曾多次遣使朝貢，其王室與宋朝河西節度使曹氏家族有聯姻關系。于闐李氏王朝約在11世紀初為新興的喀喇汗王朝所滅。