公元8世纪中叶，阿拉伯帝国的国力和疆域都达到了鼎盛。除了拜占庭首都君士坦丁堡由于有险可守没有拿下之外，阿拉伯帝国向东吞并了布哈拉、撒马尔罕、信德等地，达到唐朝的边境；向西攻占北非地区。一直占领到伊比利亚半岛除北部山区以外的全部地区。
阿拉伯帝国为了巩固自己在中亚的地位，开辟通往欧洲的战场，早在公元634年左右就开始了对波斯的征服，并逐渐将战线推到了唐王朝西部的边境。在瓦利德一世时期，哈贾吉•伊本•优素福被任命为掌管东方的最高负责人。在他的领导下，阿拉伯的疆域向东方得到了极大的扩张。
公元629年之前，因突厥汗国的崛起，萨珊王朝统治下的波斯帝国经常受到侵扰。贞观三年，唐王朝派兵一举剿灭东突厥，解除了波斯的东部边患。但随后不久，波斯又受到阿拉伯军队的进攻，无奈之下只得派人入贡唐王朝，求大唐保护。但波斯远在中亚，唐王朝不愿为此卷入同阿拉伯帝国的战争中。公元651年，波斯帝国战败，国王雅兹底格德三世逃亡到樚，并在那里遭到了杀害。王子卑路斯即位，继续同阿拉伯帝国抗争，并再次向唐王朝求援。当时正值高宗遣使臣赴西域分置州县，于是设立为波斯都督府，任命卑路斯为都督，卑路斯入侍唐廷。
开元三年（公元715年），吐蕃与阿拉伯帝国暗中相互勾结，企图对大唐不利。它们首先把目标选定在拔汗那国（今乌兹别克斯坦境内）身上。拔汗那国内附唐朝已久。开元三年，吐蕃与阿拉伯帝国共同扶立阿了达为拔汗那国国王，并发兵进攻拔汗那国国王遏波。遏波兵败后逃到了安西都护府，向唐军求救。
此时，张孝嵩正在安西都护府巡察，接到军情后，召集一万名胡人骑兵，亲自率军从龟兹出发，采取长驱直入的策略，奔袭拔汗那国。此时，拔汗那国的6座大城池和100多座小城，除了少量城堡还控制在政府军手中之外，绝大多数已经落入阿了达叛军之手。
张孝嵩马不停蹄向西挺进数千千米，于十一月直入拔汗那境内。张孝嵩指挥唐军向阿了达盘踞的连城发起猛攻，与城内守军展开了激战。张孝嵩率领唐军俘斩了1000多人，阿了达与数骑逃入山谷躲避，最终兵败被杀。
公元750年，阿拉伯帝国发生内乱，穆罕默德的伯父阿拔斯的后裔阿布•阿拔斯推翻了倭马亚王朝，建立阿拔斯王朝，中国称“黑衣大食”。这个迅速崛起的中东大国，早已把眼光投向了遥远的东方。此前，阿拉伯帝国已经扩张成一个横跨欧、亚、非三大洲的帝国，成为中国之外影响西域的另一极力量。
公元750年的中国，正是盛唐的天宝年间，此时的皇帝是李隆基。在他统治时期，唐朝的国力达到了顶点，多次对外用兵。大唐在当时是世界上的强国，阿拉伯帝国早有野心，却并未能从中亚占到便宜。由于地理上的巨大优势，再加上唐军这个时期在青海与吐蕃征战，无暇顾及西域，唐王朝原本在西域的一些属国纷纷倒向了阿拉伯帝国一边。
早在公元742年至749年，为除去唐王朝经营西域的障碍，打击长期凯觎西域的吐蕃，边将高仙芝对吐蕃占领的葱岭以南地区连续进军，开始了一系列的讨伐，立下不世之功。
高仙芝在这一阶段的军事行动都获得了胜利，为维护大唐王朝的威势立下了功勋，深得唐玄宗的信任。高仙芝的胜利，标志着唐朝中国在中亚的扩张达到了顶点。
高仙芝决心要为大唐帝国荡平在西域的一切障碍，他根本没有把将阿拉伯人放在眼里。为了进一步证明自己的伟大，他又开始了出征。他这一次的目标是石国。
天宝九年（公元749年），高仙芝以石国“无藩臣礼”为由，领兵征讨。唐军一到，石国便请求投降。高仙芝先派人假装与石国约和，但不久之后就违背承诺，趁其不备出兵袭击，攻占了石国。唐军不但俘虏了石国国王，还大肆掠夺财物。石国王子侥幸逃脱。能说会道的王子向中亚诸国控诉高仙芝罪状。中亚诸国立即大怒，于是向阿拉伯的阿拔斯王朝求救。
此时，阿拉伯人纠集了河中及阿姆河与锡尔河流域的所有属国，组成联军，一起攻打安西四镇。
高仙芝获知情报以后，决定先发制人。他动用了骑兵和步兵共计2万人，其中还包括600名各种工匠。同时，又征集了拔汗那、葛逻禄的3.5万名骑兵。其中，葛逻禄部3万人，拔汗那部5000人。
天宝十年（公元751年），高仙芝率军从安西出发，翻过帕米尔高原（葱岭），越过沙漠，一路长驱直入，经过三个月的长途跋涉，到达了阿拉伯人控制下的怛罗斯城，并且开始围攻该城。
阿拉伯人在接到高仙芝进攻的消息后，立即组织了10多万大军赶往怛罗斯城，双方在怛罗斯河两岸展开了决战。
由于唐军将士极其英勇善战，加上强弓硬弩的技术优势，高仙芝占得了上风，阿拉伯联军先后七次进攻均被唐军压制住了。
战斗持续了整整五天之后，双方仍不分胜负。但就在两军相持不下的关键时刻，形势发生了突变。在第五天傍晚的激战中，葛逻禄部士兵见势不妙突然倒戈，从背后包围了唐军步兵，断绝了他们与骑兵的联系。
唐军突然失去了弓弩手的支援，阵脚顿时大乱。阿拉伯联军趁机出动重骑兵突击唐军阵营的中心，连日征战的唐军在内外夹击下再也支撑不住，终于溃败。高仙芝在夜色掩护下单骑逃脱。在收拢残兵之后，高仙芝并不甘心，依然想进行一次反击，在李嗣业等将领的劝说下终于放弃。最后，高仙芝只得引残兵逃至安西。
怛罗斯之役，两万安西精锐部队几乎全军覆没，阵亡和被俘各自近半，只有1000多人生还。阿拉伯人虽然取得了胜利，但胜利得却异常艰苦。唐王朝由于几年后爆发了“安史之乱”，国力大损，只能放弃在中亚与阿拉伯帝国的争夺，从此再也无力向西开拓疆土。
