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。
开元元年，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、屯垦戌边。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。
天宝十四年，“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。
全盛时期，北庭都护府下辖金满、轮台、蒲类三县;瀚海、天山、伊吾三军;以及盐治州、盐禄州、阴山州、大漠州、轮台州、金满州、玄池州、哥系州、咽面州、金附州、西盐州、东盐州、叱勒州、迦瑟州、冯洛州和孤舒州等十六个羁縻州。
