公元439年，北魏灭北凉。北凉沮渠氏逃亡罗布泊一带。公元442年，北凉残部卷土重来，在沮渠无讳的率领下再度攻占高昌，驱除高昌郡太守，都城高昌重又升起北凉王朝的旗帜。次年立国，号凉王。为了在高昌立稳脚跟，扩大地盘，沮渠氏高昌凉王开始西攻车师前国，并趁天灾之机于450年攻破交河城，车师前国兵败而亡。10年后的460年(北魏和平元年)，沮渠氏又被柔然贵族大军攻灭，册封阚伯周为高昌王，国都在高昌城，从此吐鲁番地区进入高昌王国时期。

　　高昌王国先后经历了阚氏、张氏、马氏、胡氏的统治，高昌国王的宝座，轮番易主。麴氏立国最久，麴胡嘉至麴文泰，统治长达140年。其间高昌城多次整修、补建，气势更加宏伟，成为名副其实的西域名城和政治中心。但到麴氏王国晚期，麴文泰却勾结西突厥贵族，阻隔西域与中原的交通，公然与唐王朝为敌。所以，唐太宗派遣吏部尚书侯君集，于贞观十四年(640)率师数万攻灭高昌王国，以其地改设西州。下辖高昌、柳中、交河、天山(今托克逊境内)、蒲昌(今鄯善境内)5县，实行乡、里制度。与此同时，唐朝设安西大都护府于交河城，领辖西域盟个都督府、118个州。

　　这时的高昌城与中原地区城池无异，高大坚固的城墙上城门洞开，分别冠以玄德门、金福门、金章门、建阳门、武城门等名称。城内街道纵横，店铺林立，各类商行星罗棋布，各种货物应有尽有。来自中原和中亚、西亚、欧洲的使者商贾，熙熙攘攘地来往于商埠市井，驻足于衙署释馆，呈现出盛极一时的景象。

　　高昌归唐，建立西州之后，“伊吾之右，波斯以东，职贡不绝，商旅相继，大道通畅，商客云集”，高昌很快就成为一个国际性商贸都会。公元8世纪，吐蕃进入西域，与唐争夺地盘，又使西州和西域各地的安全受到严重威胁。公元791年，吐蕃在攻陷安西4镇之后，继而占据西州。公元840年漠北草原回鹊西迁，先是与吐蕃争夺北庭，后又转战高昌。最终回鹘人击败吐蕃，占据了西到库车、东及哈密、北至天山北麓的广大地区。高昌城头易帜，成为回鹘高昌王国的都城。公元8历年，身披锦袍铠甲、头戴鸡形皇冠的回鹊狮子王，登上了高吕王国的宝座。