702年1月7日，武则天设置北庭都护府

公元702年，武则天为了进一步巩固西北边疆，在庭州设立了北庭都护府，管辖天山以北包括阿尔泰山和巴尔喀什湖以西的广大地区。北庭都护设立后，提携万里，社会安定、农业、牧业、商业、手工业都得到空前发展，成为西北地区中心。景云二年(711年)，北庭都护府升为大都护府，与安西都护府分治天山南北。开元元年(公元713年)，第二任都护郭虔瑾进驻北庭后，将所率军队编为田卒、开荒种地、屯垦戍边。唐玄宗为了确保这条中西大道的安全和领土完整，又在北庭设立节度使，统领瀚海、天山、伊吾三军，有镇兵万余人，其中瀚海军一万二千人就屯成在北庭。

八世纪中叶后，地为回纥、葛逻禄所有。贞元六年（790年），府治为吐蕃攻占，北庭节度奔西州，不久亦为吐蕃所破。天宝十四年(公元755年)，“安史之乱”爆发，唐王朝无力西顾，将大批兵力调往内地，西域与内地联系遂被隔绝。北庭都护府孤悬塞外，坚持了三十五年之久。

唐朝自公元702年设置都护府到公元791年都护府被吐蕃人攻陷，共89年。之后，北庭被回鹘人占领，北庭地区在回鹘人经营下历时三百余年，宋代属葛逻禄。