高车，是北朝人对漠北一部分游牧部落的泛称，因其“车轮高大，辐数至多”而得名。南朝人称其为“丁零”，漠北人又称其为“敕勒”(敕，音:赤chi)。据研究，高车、丁零、敕勒，以及先秦时期的狄历和后来的铁勒，都是人们在不同历史时期对操突厥语族语言的民族的统称。公元4世纪，高车游牧于贝加尔湖及鄂尔浑河、土拉河一带。高车由六大部落组成:狄氏．袁纥氏(纥，音:和 he)、斛律氏(斛，音:胡hu)、解批氏、护骨氏、异奇斤氏。柔然强盛时高车成为柔然属部，不但向柔然缴纳贡赋，而且还要参与柔然发动的掠夺性战争。公元487年，柔然可汗豆仑征高车兵进攻北魏，高车部首领阿伏至罗劝阻，豆仑不听，阿伏至罗遂率十万户高车人西迁，至今乌鲁木齐周围游牧。阿伏至罗称“侯罗訇勒”，意为大王。后南征焉耆、鄯善、龟兹、于阗，与峻哒发生激烈冲突。后双方以龟兹为界，龟兹东北归高车，西南依附峻哒。公元490年，阿伏至罗遣使北魏，向北魏陈述了西迁并建立高车国的原因，表示愿意与北魏联合，共同抗击柔然。高车国在西域存在了50余年，于公元541年终为柔然所灭。高车副伏罗部西迁，并在西域建立政权，作为历史上操突厥语族语言的民族较早地进入新疆，并产生较大影响的重要事件而载人史册。

吐谷浑，源于鲜卑。吐谷浑原为人名，姓慕容氏。公元4世纪初，从辽东鲜卑中分离出来，西迁至今甘肃临夏西北，不久又向南、向西发展，逐渐控制了今甘南、四川西北部和青海等地的氐、羌等民族。到吐谷浑的孙子叶延为首领时，建立政权。鼎盛时，势力扩张至今四川西部和新疆东部。公元445年，吐谷浑内乱，首领慕利延被北魏打败西逃，经过鄯善、且末，进攻于阗，直至厨宾。后慕利延回青海。鄯善和且末成为吐谷浑的领地，大批吐谷浑人迁居罗布泊周围。 魏晋南北朝时期，中原战乱频仍，不少汉人迁往河西，有的又从河西辗转到新疆。他们和汉代的屯田士卒的后裔汇集在今吐鲁番地区，并使该地区成为这一历史时期汉人在新疆聚居比较集中的地区。高昌壁也发展成为西域的大城市，其周围地区还建立了许多汉族聚居的卫星城镇。公元327年，前凉王张骏取消了戊己校尉建制，设立高昌郡，下设田地县(即柳中城)、横截县、高宁县(均在今鄯善县境)。县以下为乡、里。郡有郡守，县有县令，乡有啬夫。前凉政权在高昌地区设立郡、县、乡三级政府，第一次将郡县制度推行到了新疆地区，具有深远的历史意义。

公元460年，柔然立阚伯周为高昌王。公元 491年，高车又立敦煌人张孟明为高昌王。不久，张孟明被高昌人杀死，马儒被立为王。马儒投北魏，要求居民迁入内地。高昌人又杀马儒，拥立嘹嘉(嘹，音:区qu)为王，才把局势稳定下来。嘹氏政权共传9代，保持140年的统治，故史称“高昌嘹氏王国”。高昌嘹氏王国是汉人在新疆地区建立的第一个地方政权。

公兀5～6世纪，西域古代各民族相互角逐，出现了民族大融合的局面。

公元435年，柔然击败高车。鄯善原来臣属北魏，后来转归柔然。公元448年，北魏派大将万度归西征，鄯善又归附北魏，北魏设鄯善镇，驻兵戍守。公元450年，车师、焉耆归附北魏。北魏设焉耆镇。北凉进攻车师前部，车师先受北凉统治，后归高昌堕乒王国。公元470年，柔然大举进攻西域，北魏在西域的设置均被柔然废止。北魏与吐谷浑联合，吐谷浑人迁居鄯善(今新疆罗布泊周围)。鄯善人一部分迁居青海，一部分”经焉耆迁居高昌(撩氏王国的东部，他们将地名也带到这里，这就是今日的鄯善为何在吐鲁番盆地东部的原因。还有一部分迁居伊吾(今哈密市)以西，建城称大罗布城，汉人译成“职纳城”。

这一时期，西域各种势力急剧变化。先是北魏联络高车、悦般，对付吐谷浑、柔然和哒。后来峻哒与高车友好，和柔然通婚，向北魏朝贡，与吐谷浑和睦相处。北魏与柔然争夺西域。公元6世纪，柔然对高车屡战屡败，北魏在西域占据上风，北魏已成为西域的主宰。

汉朝时，大宛(今乌兹别克斯坦塔什干)以东各地人种和语言近似于汉人，大宛以西则为深目、高鼻、多须的胡人。到魏晋南北朝时期，则以高昌为界，以西各地居民多为深目、高鼻、多须的胡人，以东则为汉人、羌人、鲜卑人和吐谷浑人。有些粟特人已成为塔里木盆地一些地区的统治者。例如介于鄯善与于阗之间的白题，国王姓支，是粟特九姓的月氏人；末国的国王姓安，也是粟特九姓的安国人；周古柯(即莎车)的统治者也是粟特人的相貌。

由于各种势力复杂多变，促使天山以北和塔里木盆地东部地区各民族大融合。匈奴、鲜卑、高车、哒等各民族主要成分基本融合于铁勒之中。这种历史的演变为以后突厥汗国的出现创造了条件。