漢武帝劉徹建元癸卯三年（即公元前138年）張騫出使西域尋訪大月氏聯合抗擊匈奴。雖然出使未獲成功，但是卻溝通了中原與西域諸國的聯繫和交往。西域三十六國最早出唐書，依次為：
1、烏孫----現新疆伊寧市附近及吉爾吉斯斯坦、哈薩克斯坦的部分地區。
2、龜茲----現新疆庫車、拜城一帶。
3、焉耆----現新疆焉耆回族自治縣一帶。
4、于田----現新疆和田一帶。
5、若羌----現新疆若羌東南，羅布泊西北，離古陽關最近。
6、樓蘭----現新疆在巴音郭楞蒙古自治州羅布泊旁沙漠中。後改國名，為鄯善。現存有樓蘭遺蹟。
7、且末----現新疆且末縣西南，現有周圍二十里古城兀立，牆垣斷續。唐玄奘取經，在此停留過。
8、小宛----現新疆且末縣西南，車爾臣河南，有人口只有一千五百多人，國家最小。
9、戎盧----現新疆于田縣南。
10、託彌----現新疆南疆策勒縣東。
11、渠勒----現新疆策勒縣南。（以上四個小國，全在現和田東部一帶，均已被塔克拉瑪干沙漠湮沒）。
12、皮山----現新疆皮山縣東南，藏桂附近，尚有漢皮山國城墟，當地人叫破城子。
13、西夜----現新疆皮山西南。
14、蒲犁----現新疆葉城東一帶地方。
15、依耐----現新疆英吉沙東南東勒庫爾依耐和蒲犁兩國雖小，但是漢唐以來東西交通要道。唐玄奘從天竺（現印度）取經回國，取道於此。
16、莎車----現新疆莎車縣，後被于田吞併。
17、疏勒----現新疆喀什市和疏勒縣一帶。
18、尉頭----現新疆南疆烏什、巴楚地。
19、溫宿----現新疆阿克蘇和溫宿一帶。
20、尉犁----現新疆庫爾勒、尉犁地方。後被焉耆吞併。
21、姑墨----現新疆南疆拜城一帶。
22、卑陸----現新疆阜康縣以北
23、烏貪訾----現新疆離現瑪納斯北和昌吉附近。
24、卑陸後國----現新疆阜康縣東。
25、單桓----現新疆瑪納斯東北。
26、蒲類----現新疆巴里坤哈薩克自治縣西北。
27、蒲類後國----現新疆巴里坤哈薩克自治縣西北。
28、西且彌----現新疆烏蘇縣東南。
29、東且彌----現新疆昌吉縣以西。
30、劫國----現新疆呼圖壁東北。
31、狐胡----現新疆吐魯番以北。
32、山國----現新疆南疆尉犁縣東。
33、車師前國----現新疆吐魯番交河城。
34、車師後國----現新疆烏魯木齊及附近地方。
35、車師尉都國----現新疆吐魯番東南。
36、車師後城國----現新疆奇台周圍。
此外，還有大宛、安息、大月氏、康居、浩罕、坎巨提、烏弋山離等十幾個屬於西域的國家，現都不在我國新疆境內了。
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