公元712年，唐睿宗让位于太子李隆基，就是后来的唐玄宗，拉开了唐王朝开元盛世的序幕。也标志着唐朝从公元683年高宗驾崩以来的政治混乱局面得以终结。唐玄宗是一个比较能干的君主，他统治地中前期励精图治任用贤能，国内生产得到发展，经济相当繁荣，随着国内的繁荣稳定，唐帝国开始把目光投向了一度因帝国短暂内乱（武周和李唐两大政治集团权力斗争）而丢失的中亚西域势力范围，开始了在西域的复兴，重振了唐朝在西域的权威。唐帝国开始了与西突厥突骑施、阿拉伯帝国、吐蕃这几大势力在中亚地区的势力争夺。
公元704年，经阿拉伯帝国哈里发朝廷权臣哈查只推荐，屈底波被任命为呼罗珊（伊朗的东北面，土克曼斯坦的南面和阿富汗斯坦的北面）总督（中国古代史料称为“大食东道使”），此人通过11年的征服，于公元715年率领阿拉伯军队到达了锡尔河流域的费尔干纳，至此，阿拉伯人实现了对中亚政治上的征服。然而阿拉伯人在中亚的统治并不稳固，反抗其统治的起义此起彼伏。
公元708年以后，西突厥突骑施首领娑葛被强大的后突厥黙啜可汗攻击，并为其所杀。娑葛部将车鼻施啜苏禄，纠集余部，自立为可汗。公元716年，后突厥的黙啜可汗为九姓拔曳固所杀。以苏禄为首的西突厥突骑施部落开始称强于西域。公元717年，苏禄朝于唐。唐朝封他为突骑施都督，顺国公、金方道经略大使。苏禄在位期间，一直支持中亚造反的德赫干们反对阿拉伯人，使阿拉伯人遭到严重损失。
这时参加中亚政治斗争的还有一大势力吐蕃。吐蕃想谋取安西四镇、十姓突厥。吐蕃曾在锡尔河出兵帮助过阿拉伯人，而阿拉伯人也想帮助吐蕃人。中国史书记载：“吐蕃和大食（阿拉伯帝国）共立阿了达为（费尔干纳）王，发兵攻之，拔汗那（费尔干纳）王兵败，奔安西求救。”（张）孝嵩谓（安西）都护吕休景曰：不救则无以号令西域。”遂率旁侧戎落兵万余人，出龟兹西数千里，下数百城，长驱而进。是月，攻阿了达于连城，孝嵩自擐甲督士卒急攻，自已自酉，屠其三城，俘斩千余级。阿了达与数骑逃入山谷。孝嵩传檄诸国，威震西域，大食、康居、大宛等八国遣使请降。”时在开元715年，这次唐军打败的很可能就是阿拉伯呼罗珊总督中亚征服者屈底波的军队，这大概是唐与阿拉伯的第一次短兵相接，两军第一次遭遇阿拉伯军队就被唐军杀地大败。我大唐军队威武强大啊！公元722年，吐蕃进攻小勃律，夺其九城。小勃律向唐朝北庭求救。由小勃律国地处吐蕃通往安西四镇的要道，战略位置重要。时任北庭节度使的张孝嵩，派疏勒副使张思礼率汉族及少数民族步骑兵4000人赴援，与小勃律兵左右夹击吐蕃，大破之，杀其众数万人，缴获器械、羊、马等甚多，收复其九城，以后好几年吐蕃不敢来犯。天宝初年，吐蕃以武力迫使小勃律（今克什米尔的吉尔吉特）娶吐蕃公主。天宝六年（747年），高仙芝率唐军步骑一万进行长途远征，从安西出发，用百余日到达连云堡（小勃律西北部今阿富汗东北的萨尔哈德）。连云堡地势险要，且有万人吐蕃兵防守，但高仙芝指挥下的唐军作战神勇，半天时间便攻占了该城。吐蕃在娑勒城聚集了十万军队，高仙芝在夜里指挥军队渡河，派李嗣业率领唐军发起进攻，打的吐蕃军惨败，吐蕃军大溃败、逃跑时十分之八、九的人摔死、溺死。此后高仙芝率兵继续深入，越过险峻的坦驹岭，进入阿弩越城，攻占了小勃律国，派唐军驻守小勃律国，高仙芝带着活捉的小勃律国王及吐蕃公主返回。此役之后，唐军在西域威名更盛，高仙芝也被提拔为安西四镇节度使。
由于突骑施的苏禄可汗只接受了唐朝册封，并不真正服从唐朝，另一方面又由苏禄可汗支持中亚各族的反阿拉伯起义，并且多次派突骑施军队直接攻击阿拉伯军队，曾联合粟特人围攻撒马尔罕的阿拉伯军队，歼灭10000多阿拉伯军队。突骑施军队给予中亚的阿拉伯军队多次重创。对阿拉伯人在中亚的统治构成重大威胁，故阿拉伯人对其恨之入骨。而突骑施和唐朝的关系，自开元十四年（726年）以后，由于安西都护府在处理同突骑施汗国的关系时妄自尊大，加之苏禄可汗的恃勇逞强，使双方关系发生破裂。开元二十三年（735年）十月，突骑施军侵扰北庭及安西的拔换城（又名威戎城，今新疆阿克苏）。盖嘉运于二十四年（736年）正月率兵出击，于二十六日，大败突骑施军，得胜而归。所以突骑施可汗苏禄成了唐朝与阿拉伯帝国都想消灭的对象。据汉文史料记载，开元二十二年（734年）秋，唐朝曾派使者张舒耀去阿拉伯人那里，商量从吐火罗和勃达岭两方面出兵夹击突骑施可汗驻地碎叶的问题。当时阿拉伯人虽然因发生哈里斯的叛乱未能及时出兵，但还是在开元二十四年（736年）派军攻入吐火罗，杀死吐火罗当地的突骑施叶护。而唐朝的安西驻军却又未能此时讨伐突骑施，最终未能达到双方约定的目的。公元737年，突骑施可汗苏禄率军支援骨咄。骨咄由于支持阿拉伯叛军哈里斯的行为，受到阿拉伯呼罗珊总督阿沙德的惩罚，后者派阿拉伯大军进攻骨咄，骨咄求救于突骑施。苏禄到达吐火罗后，阿拉伯叛军首领哈里斯前来与他会合，并建议他乘冬令阿拉伯军后撤的时机进攻拿下吐火罗。苏禄可汗接受其意见进军到胡实健。阿拉伯呼罗珊总督阿沙德率领4000人迎战，得到胡实健支持。他们取道德拉及喀里斯坦向沙布尔干进军，在喀里斯坦附近大破苏禄军。突骑施苏禄可汗和阿拉伯叛军首领哈里斯侥幸逃脱，返回突厥斯坦。这次战场关系重大，是西突厥与阿拉伯势力消长的转折点。苏禄可汗于738年从前线失败返回后，为莫贺达干和都摩度所杀。
此时倭马亚家族统治下的阿拉伯帝国也危机重重，帝国内的哈希姆家族蠢蠢欲动，企图推翻阿拉伯帝国的倭马亚王朝。通过巧妙的宣传鼓动，哈希姆家族获得了伊拉克阿拉伯人、伊斯兰教什叶派及呼罗珊的波斯人的支持，结合成联盟，并以哈希姆家族为领袖。公元750年，哈希姆家族首领阿布·阿拔斯·萨法赫率军在大杰河（底格里斯河支流）一役中击溃倭马亚王朝的军队，其哈里发马尔万二世逃往埃及后被杀，王朝中其他成员亦遭杀戮，只有阿布达尔拉曼逃往西班牙就地为王，建立定都科尔瓦多的后倭马亚王朝，与阿拔斯王朝对抗。公元750年，阿布·阿拔斯·萨法赫登位，成为阿拔斯王朝首位哈里发（750～754年在位），定都于库法。第二年，阿拉伯阿拔斯王朝军队和唐帝国在中亚的怛罗斯战役中打败高仙芝的大唐安西军队。怛罗斯只是场遭遇战，对唐帝国和阿拉伯帝国关系影响不大，双方很快握手言和，而且唐朝在此役后在西域和中亚的影响仍然很大。后来755年大唐爆发安史之乱后，阿拉伯还出兵帮助唐王朝平叛。此后唐帝国因安史之乱，忙于镇压叛军，无暇西顾，势力逐渐退出中亚。
