公元6到8世紀，歐亞大陸上有三個大帝國正處於興盛期，分別是拜占庭帝國、阿拉伯帝國和唐帝國。唐帝國與阿拉伯帝國在曾怛邏斯發生一起激烈的碰撞。
751年時的中國，大唐處於前所未有的鼎盛時期。在李隆基統治期間，唐朝的國力達到了頂點，並進行了多次對外戰爭，但對漢民族而言，除了中原和江南富庶之地，別的地區都是沒有吸引力的——因為這些土地不能大面積種植農作物；而漢族的“擴張”多是因為不堪周邊民族為爭奪過去屬於自己的領土而進行的屠殺、劫掠和騷擾，出於穩定該國疆土、以絕後患的目的才大舉興兵。唐帝國的經濟政治中心是長安，也是整個帝國的心臟之地，為了保衛長安必須佔領河西，為了保衛河西必須控制青海，為了控制青海必須佔領西域來分吐蕃的兵力，使其不能並兵向東擴張。
唐太宗、唐高宗時期，突厥汗國、薛延陀汗國、西突厥汗國先後被唐朝所滅，伊吾、鄯善、高昌等西域小國在或被滅國或投降，唐朝從此建立了以安西都護府、北庭都護府為核心的西域統治體系。8世紀初，阿拉伯帝國在東方的最高長官哈賈吉·本·優素福應許他的兩個大將——穆罕默德和古太白·伊本·穆斯林，誰首先踏上中國的領土，就任命誰做中國的長官。於是前者征服了印度的邊疆地區，屠殺、趕走了大量非穆斯林，後者征服了塔立甘、舒曼、塔哈斯坦、布哈拉等大片中亞地區，但誰都沒能跨過中國的國界。開元三年和五年，他們聯合吐蕃、大食向安西四鎮發動過兩次戰爭，但均被擊退。
公元750年，唐朝統治者以西域藩國石國“無番臣禮”為由，派安西節度使高仙芝領兵征討，石國請求投降，高仙芝允諾和好。不久高仙芝違背承諾，攻佔並血洗石國城池，抓走了石國國王，751年正月，高仙芝入朝，將被俘的幾位國王獻於玄宗面前，並因赫赫戰功被授予右羽林大將軍，並將石國國王斬首。此時高仙芝達到了征戰生涯的最高峰。僥倖逃脫的石國王子向阿拉伯帝國的阿拔斯王朝（黑衣大食）求救。高仙芝先發制人，主動進攻大食。高仙芝率領大唐聯軍長途奔襲，深入七百餘里，最後在怛羅斯與大食軍隊遭遇，怛羅斯城是石國的第二大據點，石國在這裡屯重兵防守，這也是高仙芝與大食在此相遇的重要原因。大食調動大量軍隊在向此集結，但高仙芝並不知大食的意圖。而且唐帝國的軍隊都在蔥嶺以西的屬國分散部署，一時很難集結。為了阻止大食的東進，以攻為守，高仙芝只好進攻大食，剛剛平定完叛亂的阿拉伯大軍南下途中恰好與高仙芝的大軍相遇在怛羅斯河。
高仙芝於天寶10年（公元751年）四月，從安西出發。在翻過蔥嶺，並越過沙漠，經過了三個月的長途跋涉之後，高仙芝在七月份到達了阿拉伯人控制下的怛邏斯，並且開始圍攻怛邏斯城。由於阿拉伯人早就在準備對安西四鎮的攻擊，在接到高仙芝進攻的消息之後立即組織了十餘萬的大軍趕往怛羅斯城，雙方在怛邏斯河兩岸相遇並展開了決戰。
在高仙芝的指揮之下唐軍驍勇善戰，靠著武器的先進與將士們的勇猛，佔有很大的優勢，唐騎兵一度完全壓制了阿拉伯騎兵。但是由於阿拉伯聯軍數量極多，高仙芝無法取得最後的勝利。史載戰鬥持續了五天，第五天晚上，葛邏祿番兵突然反叛，從背後包圍唐步兵，並且斷絕了他們與騎兵的聯繫。阿拔斯王朝聯軍乘唐軍發生混亂的機會，出動重騎兵主力突擊唐步兵。高仙芝受到阿拉伯與葛邏祿部兩面夾擊，無力支撐，終潰不成軍。高仙芝、副將李嗣業和別將段秀實收攏殘部，向安西方向敗退，兩萬人的唐安西軍，最後能回去的只剩數千人。
此役的具體唐軍損失數字不明。《資治通鑑》曾記載唐軍總數3萬人、深入與敵人作戰、最後返回只數千人。以此計算，唐軍損失了兩萬多人。這場戰爭唐軍損失慘重，但阿拉伯帝國軍隊也所剩無幾，可以說這是一場雙輸的戰爭。但從戰略上和對後世的影響上 ，大唐算完敗了，這場戰爭之後，唐朝無力染指帕米爾高原以西之地，許多自漢代以來就由中國控制的古國均落入阿拉伯人手中，中國勢力範圍縮小了上百萬平方公里。漢族影響力從此退出中亞的舞臺，這一地區開始了整體伊斯蘭化的過程，而阿拉伯人則在這場戰役中俘獲懂得造紙術的中國士兵，造紙術也因此傳入阿拉伯。
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