初唐時期，唐朝擊敗了讓中原王朝困擾已久的突厥，開始經營西域，並剿滅了二十多個西域小國，建立了安西四鎮。但同時期的阿拉伯帝國也異常強大，他們一路東進，也想染指西域。此時到了唐玄宗時期，唐玄宗是個有作為的皇帝，唐朝國力也很強盛，所以在對待西域的問題上很強硬，也取得了很不錯的效果。
唐玄宗開元三年和開元五年，阿拉伯帝國兩次聯合吐蕃攻打西域都被唐朝擊敗。但這並沒有打擊到阿拉伯人，他們對自己的擴張之路仍然很執著，並趁著唐朝和吐蕃打仗的時候趁機徵服了一些西域小國。開元十二年，阿拉伯帝國希沙木繼位為哈裡發，派軍攻打西域國東拔汗那，渴水日之戰爆發，在突騎施（投降唐朝的一支突厥部落，在西域為唐朝打了不少仗）的協助下，大食軍（阿拉伯軍隊）大敗，傷亡慘重。
這次戰爭的結果是西域本投靠阿拉伯帝國的康國、石國等國又回到了唐朝這邊，阿拉伯帝國則元氣大傷，幾十年不敢染指西域。
唐玄宗天寶九年（公元750年），阿拉伯帝國到了阿拔斯王朝時期，此時的阿拉伯帝國控制著西亞，唐朝控制著西域，兩國開始圍繞著中亞和西域的霸權針鋒相對。
此時阿拉伯人的對手是大將高仙芝，其實高仙芝是高句麗人，隨父一直在唐朝擔任將軍。此前，高仙芝已經有了輝煌的戰績，在對吐蕃和西域師國的遠徵中，高仙芝都大獲全勝。甚至俘虜了和吐蕃公主和師國國王，也獲得了「山地之王」的美譽。此番對陣黑衣大食（阿拉伯阿拔斯王朝），身為安西節度使的高仙芝自然當仁不讓。
經過幾番試探之後，兩軍進入決戰，怛羅斯之戰就此爆發。其實此戰唐軍並不佔優勢，軍隊方面，高仙芝僅率2萬安西都護府精銳，加上盟軍拔汗那和葛邏祿部僱傭軍總共不過三萬人，而阿拉伯人的軍隊則有十五萬到二十萬人左右。
另外，雖然唐朝的騎兵很強大，但阿拉伯人的騎兵也不弱，他們甚至擁有世界上最好的馬匹，加上此戰還在阿拉伯人的地盤上進行，阿拉伯帝國佔盡優勢。唐朝這邊似乎也只能依靠將領的指揮和戰術的準確運用來彌補劣勢，另外，唐軍的弩也是一大亮點。
戰爭開始後，唐軍萬弩齊發，並在騎兵（唐朝步兵均配有馬匹）的對抗上一度取得了優勢，但無奈人數差距太大，戰爭進入僵持期。先打開局面的是阿拉伯軍隊，第五天的晚上，唐軍突然遭到葛邏祿僱傭兵的襲擊，原來葛邏祿人已經叛變，此時正在幫助阿拉伯人包圍唐軍。唐軍一時陷入混亂，最終潰敗於怛羅斯，2萬人的唐軍精銳損失殆盡，只剩數千人，高仙芝只得撤軍。
阿拉伯人雖然打敗了唐軍，但傷亡近7萬人，此時也只想守著自己的中亞地盤，不敢再進一步了。阿拉伯人驚嘆於唐軍的戰鬥力和驍勇善戰，怛羅斯之戰讓他們心有餘悸。
後來，阿拉伯帝國再也沒打過西域的主意，唐朝也在安史之亂後退出了中亞的霸權爭奪戰，甚至失去了西域的控制權，兩個中世紀帝國不可避免地逐漸走向了衰落。