唐在西域设置的最高统治机构之一。隋末唐初，西突厥控弦数十万，霸有西域，唐和西域的联系被隔绝。东突厥灭亡之后，唐开始和西突厥展开争夺西域的斗争。贞观九年(公元635年)，唐降伏吐谷浑，打通了向西域用兵的道路，贞观十四年侯君集攻克高昌。为管理这一地区，唐在交河城(今新疆吐鲁番西雅尔和卓)设安西都护府。高宗显庆、龙朔年间(公元657—661年)平定西突厥并招抚原西突厥诸部属国之后，安西都护府迁龟兹(今新疆库车)。当时设置的濛池都护府和昆陵都护府皆隶属于安西都护府。统辖自今阿尔泰山西至咸海(一说里海)所有游牧部族和葱岭东西，东起银山，西包阿姆河两岸城廓诸国。约自咸亨元年(公元670年)四镇为吐蕃攻陷后，安西都护府曾移治碎叶城(今苏联托克马克附近)，长寿元年(公元692年)，复收四镇，还治龟兹。辖境常因境内若干属国的叛乱和境外东突厥、吐蕃、大食势力的侵入而发生变化。长安二年(公元702年)分安西都护府所辖天山以北地区设北庭都护府，濛池和昆陵二都护府的辖地隶属其下，安西都护府遂专治天山南路地区。安史之乱后，随着唐朝势力的迅速削弱，葱岭以西为大食所并，葱岭以东地入吐蕃。贞元六年(公元790年)后不久，府治为吐蕃攻陷。