唐朝是一个华夷一统的大帝国，北庭三州境内族群关系非常复杂，除了居住在城堡和农村以外，广大牧区则是西突厥部落的游牧帐落。史书中明确记载仅北 庭城外，就有“夷落万帐，则降胡也”。①其中仅开元二年（714）诣北庭内属的“降胡”就有二万帐之多。这些西突厥游牧部落都不交纳赋税，名不列编户，但有“助国征伐”之责。唐朝每次重大军事行动，无不蕃汉并出，这些生活于北庭牧区的西突厥精骑实际上已是组成唐朝汉蕃大军的重要组成部分。
北庭治下天山北麓广大牧区主体居民是降唐西突厥诸部。早在唐朝统一西域战争期间，出现了一批批降唐西突厥部落，创立了羁縻都督府、羁縻州、羁縻都护府的建置。其中最先出现的羁縻建置乃贞观二十三年（649）以泥伏沙钵罗叶护阿史那贺鲁部创置的瑶池都督府，寻废。唐高宗永徽六年②（655）程知节平处月，始置金满、沙陀二州，这是西突厥设州的真正历史开端。至显庆二年（657），苏定方破阿史那贺鲁，受降部落总数已增至8个，初置两厢羁縻可汗，册拜阿史那弥射为统领西突厥左厢咄陆诸部的兴昔亡可汗，册拜阿史那步真为统领西突厥右厢部落的继往绝可汗，至显庆三年（658）三月二日，又正式创立了昆陵都护府与濛池都护府等两个羁縻都护府，以兴昔亡可汗（一世）阿史那弥射兼领主管西突厥左厢咄陆诸部的首任昆陵都护，以继往绝可汗（一世）阿史那步真为主管西突厥右厢部落的首任濛池都护。此年基本上西突厥部落都已降唐，两厢都护府各自管辖的部落数才初步定型化。
又在昆陵、濛池二羁縻都护府治下，创立了羁縻都护府兼羁縻州的制度，简称羁縻州府制度。一般是一个部落为一个州府，以保持部落的完整性，个别强部则一分为二，乃至一分为三、四，例如突骑施、阿悉吉、哥舒等皆分而为二，咽面、葛逻禄等部则更分而为三、四以分其势。依《旧唐书》卷40《地理志》其数为16，依《新唐书》卷43《地理志》为23，校以《旧唐书》卷40地理志，《册府元龟》卷991，《唐会要》卷73安西都护府条，《太平寰宇记》卷156，十六蕃州条，以及上世纪以来重大的考古发现，实已不止此数，初隶于安西大都护府治下。据《新唐书》卷43，北庭大都护府条明确记载，后皆移归北庭治下，具体名单是：
1.昆陵都护府：显庆三年（658）初置，兼兴昔亡可汗名号，主管西突厥左厢咄陆诸部，下领以下诸羁縻都督府：
匐延都督府：以处木昆部置（今精河一带）；
嗢鹿都督府：以突骑施 ·索葛莫贺部置（在今伊犁河东）；
絜山都督府：以突骑施 ·阿利施部置（地在今伊犁河至楚河之间）；
双河都督府：以摄舍提 ·暾部置（在今博尔塔拉）；
盐泊都督府：以胡禄屋部置（在巴尔鲁克山至艾比湖一带）；
鹰娑都督府：以鼠尼施 ·处半部置（在裕勒都斯河一带）；
阴山都督府：显庆三年（658）以葛逻禄 ·谋落部落置（游牧于阿尔泰山西南）；
大漠州都督府：显庆三年（658）以葛逻禄 ·炽俟部落置（阿尔泰山西南濒戈壁）；
玄池州都督府：显庆三年（658）以葛逻禄 ·踏实力部落置（在今天山北麓西段）；
金附州都督府：显庆三年（658）析大漠州，以葛逻禄 ·炽俟部落置（阿尔泰西部）；
金满州都督府：永徽六年（655）以处月部置（今吉木萨尔、奇台一带）；
沙陀州都督府：永徽六年（655）以射脾·沙陀部置（巴里坤、伊吾一带）；
凭洛州都督府：以处密部落置（今阜康、米泉一带）；
凭洛州都督府①：以处密部置（今阜康、米泉一带）；
轮台州都督府：以处密部置（今昌吉、乌鲁木齐一带）；
蒲类州，未见文献记载，而有蒲类州印发现于吉木萨尔县护堡子古城②，说明此一建置存在。似以处月部置（今奇台木垒一带）。
2.濛池都护府：658年置，加继往绝可汗名号，主西突厥右厢弩失毕诸部，治于碎叶城，下领以下诸羁縻州府：
哥系州都督府：以哥舒部置（地在楚河西）；
孤舒州都督府：以哥舒部置（地在楚河西）；
西盐州都督府：以咽面部置（在伊塞克湖西）；
东盐州都督府：以咽面部置（在伊塞克湖东）；
盐禄州都督府：以咽面部置（伊塞克湖一带）；
咽面州都督府：以咽面部置（伊塞克湖至巴尔喀什湖一带）；
千泉都督府：以阿悉吉 ·泥孰部置，牙于碎叶（今托克玛克一带）；
俱兰都督府：以阿悉吉 ·阚俟斤部置，牙于俱兰（今卢戈佛伊一带）；
颉利都督府：以拔塞干部置（楚河至伊犁河一带）。
此外，据《新唐书 ·地理志》所记，还有一个跌州，初隶北庭，可能属于靠北 偏东部落。另有咽面州都督府，《新唐书·地理志》谓其初隶燕然都护府，后来转隶北庭都护府，乃是东徙近漠北地区的咽面部建置，创建时代较晚，与安西大都护府治下的西突厥羁縻州府无关，故不予统计。可见臣属于唐的西突厥部落主要由咄陆、弩失毕等两厢部落组成，早期常以“十姓部落”或十箭（onoq）为西突厥的代称，后来部落增多，远不止十姓，其后出现的“十四姓部落”之说，所列部落也并不完全，实为约数。羁縻州府体制的全面建立，则意味着把不同族群的传统政制纳入唐朝的官制体系之中，从而更加有利于领导中枢的一元化与中央政令的贯彻实施。必须指出的是：
第一，唐朝对以上西突厥诸羁縻州府的统辖权实可分为两个不同的阶段。前期归属于安西大都护府（显庆三年至神龙三年，659～707年），后期归属北庭大都护府或伊西、北庭节度府，即北庭道（神龙三年至贞元六年，707～790年）。参阅其他资料，在此期间，天山北麓西突厥故境已发生了深刻的历史变化。至北庭大都护府接管天山北麓牧区之后，随着西突厥部落两厢可汗兼两厢都护所统辖的部落数量和名称也有了新的变化。如阿史那献除袭爵兴昔亡可汗以外，不久又加“招抚十姓大使”①名号，其统辖地区已不仅限于左厢部落，而至长安四年（704）则又“以（阿史那）怀道为十姓大使兼濛池都护”。②则在某一特定限内濛池都护的权力也不仅局限于右厢。而随着西突厥王族阿史那氏逐渐衰落、异姓突厥政权突骑施汗国兴起，两厢分治的传统政治格局实已荡然无存，原濛池都护府所辖右厢弩失毕诸部都已并入突骑施汗国。大批原左厢五咄陆部落纷纷西迁，北庭直接号令的西突厥部落总数实已大为减少，似仅局限于里移德建河（即曳咥河，今玛纳斯河）以东了。
第二，西突厥羁縻州、府同汉人聚居地的州、县具有本质的不同。毛凤枝在《金石存逸考》中区别了金满县和金满州之间的不同，他指出： “金满州与金满县本系两地，金满县中国郡县之地，由中朝命官而往，即今之流官；金满州为外藩羁縻之地，其酋长世袭都督，如今之土司是也。”羁縻州府的本质实乃唐朝监护下军政合一的地方自治制度，特点是维持各国或各部落头人的统治，且准其世袭，仅仅改变其部名、官名。把原来的部落改置为州，大者为都督府：“即其部落，列置州县，其大者为都督府，以其首领为都督、刺史，皆得世袭，虽贡赋，版籍多不入户部..号为羁縻。”③每个羁縻州、府都是军政合一的独立单位。唐朝基本上不干涉其内部事务，仅仅要求在外交上须同朝廷保持一致。唐朝对这些羁縻州府的要求不是贡赋和力役，而是必要时征召他们参战，作为汉军的辅助精骑。
第三，册封是羁縻可汗、羁縻都护府、羁縻都督府和羁縻州首领必须履行的仪式。对此，史书留有明确记载。《册府元龟》卷652记沙钵略可汗降隋，“顿颡跪受玺书，以戴于首”。《唐会要》，卷94，记景云二年正月唐使和逢尧赴突厥册封默啜可汗，“默啜许诺，明日幞头紫衫，再拜称臣”。说明册封仪式的主要内容乃先由中朝使臣立读诏书，受册首领须跪接诏书，高戴于首，然后改服唐朝衣冠，再拜称臣。又《唐会要》卷96记贞观“二十一年（647）正月，铁勒回纥俟利等诸姓，并同诣阙朝见，太宗亲赍以绯黄锦及标领袍，铁勒等睹而惊骇，以为未尝闻见，盘叫于尘埃中”。也是须捧戴所赐物，并盘叫舞蹈，以示谢意。
综上所述，北庭大都护府极盛时期的领疆已东至伊州（哈密、巴里坤一带），西越热海（伊塞克湖），邻界大食所占领的波斯及部分中亚地区，南与安西大都护府分疆。包括天山北麓全境及碎叶川两岸地区，唐朝领疆已深入至中亚腹地。