唐朝在武则天时期设立的六大都护府之一是北庭都护府，位于今新疆吉木萨尔县北的破城子。公元679年至681年，东突厥重建汗国，史称“后突厥汗国”，对西域构成威胁。为抵抗后突厥西侵，唐廷册封突骑施首领乌质勒为瑶池都督，借助其力量对抗后突厥。乌质勒建立突骑施汗国后，夺回碎叶城，归还给唐朝。702年，唐朝将安西都护府的一部分划出，成立了北庭都护府，管理西突厥旧地，归属安西都护府管辖。
景云二年，北庭都护府升级为大都护府，与安西都护府共同管理天山南北地区。天山以北，包括阿尔泰山和巴尔喀什湖以西地区由北庭都护府管辖，天山以南至葱岭以西、阿姆河流域则归安西都护府。北庭都护府管辖下有众多羁縻府州，东起阿尔泰山，西至咸海（或里海）区域内的突厥部落。
北庭都护府的设立促进了当地社会的繁荣，农业、牧业、商业和手工业都有显著发展，成为西北地区的中心。郭虔瑾任第二任都护后，推行屯田戍边政策，唐玄宗更设节度使，驻军瀚海、天山、伊吾，确保中西通道的安全。轮台成为重要的军事据点，唐军在此驻扎，北庭成为“丝都”之一，与西州、于阗并列。
然而，安史之乱后，回鹘和葛逻禄势力介入，北庭都护府在抵御后突厥西侵和平定阿史那贺鲁叛乱中扮演了关键角色，但贞元六年时，府治被吐蕃攻占，这段辉煌的历史也随之告一段落。
唐朝周围的异族很多，为了有效管理突厥、回纥、靺鞨、铁勒、室韦、契丹等，分别设立了安西、安北、安东、安南、单于、北庭六大都护府。都护府是唐朝在边疆民族地里设置的特别行政机构。分为大都护府和上都护府。大都护从二品，上都护正三品。都护的职责是“抚慰诸藩，辑宁外寇”，凡对周边民族之“抚慰、征讨、叙功、罚过事宜，皆其所统。