公元4至6世纪，中原分裂为南北朝，势力不强，西域北部或西部的游牧民族异常活跃。其中哒是我国前辈学者很少涉及的领域，余太山在一系列研究论文基础上汇成专著《哒史研究》（齐鲁，1986），填补了我国西域史研究的一项空白。周伟洲《敕勒与柔然》（上海人民，1983），概述了这两个曾经入主西域的北方游牧民族。段连勤《丁零、高车与铁勒》（上海人民，1988），通盘叙述了这三个北方游牧民族发展演变的历史脉络。姜伯勤《敦煌吐鲁番文书与丝绸之路》（文物，1994），则利用新出吐鲁番文书，比较全面地阐述了麴氏高昌与东西突厥以及铁勒的关系。
    从北朝到隋唐，以青海为根据地的吐谷浑，也把势力扩大到西域南道。周伟洲《吐谷浑史》（宁夏人民，1985），是国内第一部系统研究吐谷浑的著作。另外，他还就吐谷浑人的墓志、文物和藏文材料中的吐谷浑记事发表了专题研究（已收入作者《西北民族史研究》，中州古籍，1994），并编成《吐谷浑资料辑录》（青海人民，1992）。周伟洲还著有《中国中世西北民族关系研究》（西北大学，1992），主要是探讨北朝隋唐时期西北各民族间的关系问题。
    由于吐鲁番出土了大量属于高昌郡和高昌国时期的文书，使人们对魏晋南北朝时期高昌的认识有了较大幅度的提高。唐长孺对高昌郡军政制度的研究（收入作者《山居丛稿》，中华，1989），陈仲安、吴霞、陈国灿、朱雷、卢开万、王素、孟宪实等对麴氏高昌政治经济制度、政治史、宗教文化等方面的深入研究[论文主要发表于《敦煌吐鲁番文书初探》及《二编》（武汉大学，1983，1990）、《魏晋南北朝隋唐史资料》、《文物》、《出土文献研究》及《续集》、《新疆文物》等处]，已经展现了麴氏高昌国史的许多真相。王素已经完成《高昌国史稿》第一卷的撰写，相信此书将填补西域史研究的又一项空白。
    魏晋以降，中亚粟特地区的昭武九姓粟特人大批东来，从事商业贸易外，也把西亚的文化传入西域和中原。蔡鸿生《〈隋书〉康国传探微》（《文史》26，1986）、《唐代九姓胡贡品分析》（《文史》31，1988），对《隋书》所记昭武九姓中之最大的康国以及唐朝与粟特的关系做了深入的探讨。马小鹤《七一二年的粟特》（《新疆大学学报》1986 ：1）、《米国钵息德城考》（《中亚学刊》2，1987）、《公元7世纪初年的粟特--若干穆格山文书的研究》（《中亚学刊》3，1990）， 是对唐朝时期粟特本土的深入探讨。姜伯勤利用新出吐鲁番文书，研究了粟特人在高昌王国的情形（上引《敦煌吐鲁番文书与丝绸之路》）。荣新江《西域粟特移民考》（《西域考察与研究》，新疆人民，1994），则揭示了粟特人在塔里木盆地绿洲王国的广泛存在。
    北朝隋唐与西域关系更为密切的北方游牧民族是突厥。林干《突厥史》（内蒙古人民，1988），所述比较简略，但后附耿世民对古突厥语碑铭的重新翻译，却为历史研究者提供了比较全面的突厥碑铭资料。芮传明《后突厥碑铭注释和研究》（复旦大学博士论文，1990），参考耿译和西方学者的成果，也做过翻译，并加注释，他还专题探讨了东突厥进兵西域的几次重要事件，可惜除个别专论外，他的论文全文迄未出版。至于汉文史料，虽然已有《突厥集史》，但仍有不少工作要做，杨圣敏《资治通鉴突厥回纥史料校注》（天津古籍，1992），即是方便学人的工作之一。在突厥史的研究方面，薛宗正有《突厥史》（中国社会科学，1992），比较全面论述了东西突厥的历史。吴玉贵《西突厥新考》（《西北民族研究》1988：1）、 《贞观年间西突厥历史述考》（《中亚学刊》4，1995）等，特别对西突厥史做了探讨， 阐述了自己的观点。吴景山《突厥社会性质研究》（中央民族大学，1994），则重点分析东西突厥的社会性质。 林干还编有两册《突厥与回纥历史论文选集：1919-1981》（中华，1987），选录了比较重要的论文， 对一些未能选入的论文作了提要。
    唐朝是中原王朝直接控制西域大片领土的又一个重要时期，前人的研究成果也相对较多。吴玉贵《唐代安西都护府史略》（《中亚学刊》2，1987），重新分析史籍中的记载， 对唐朝安西都护府的史事做了系统的描述。这一阶段唐代西域史研究的进步，主要得力于唐长儒主编的《吐鲁番出土文书》（十册，文物，1981-1992）公布的新史料。张广达《唐灭高昌后的西州形势》（《东洋文化》68，1988；收入作者《西域史地丛稿初编》，上海古籍，1995），大量利用吐鲁番出土文书，系统研究了唐朝在西域地区所设西州的各项军政设施，从此后西域的紧张形势，来说明西州人力的不足以及它在唐朝经营西域过程中的重要作用。利用文书材料而取得的较为重要的专题研究成果，还有唐长孺《敦煌吐鲁番史料中有关伊西北庭节度使留后问题》（《中国史研究》1980∶3）、《唐西州差兵文书跋》（《敦煌吐鲁番文书初探》，1983）、 黄惠贤《从西州高昌县征镇名籍看垂拱年间西域政局之变化》（同上）、姜伯勤《吐鲁番文书所见的“波斯军”》（《中国史研究》1986∶1 ）、荣新江《吐鲁番文书〈唐某人自书历官状〉所记西域史事钩沉》（《西北史地》1987∶4）、 《新出吐鲁番文书所见西域史事二题》（《敦煌吐鲁番文献研究论集》5，1990）、 陈国灿《安史乱后的唐二庭四镇》（《唐研究》2，1996）。新出墓志也是唐代西域史的重要史源， 陈国灿《跋〈武周张怀寂墓志〉》（《文物》1981∶1）、 郭平梁《阿史那忠在西域》（《新疆历史论文续集》，新疆人民，1982）、鲁才全《跋武周〈袁公瑜墓志〉》（《魏晋南北朝隋唐史资料》8，1986）、 《武周〈匹娄焕德墓志〉跋》（同上9-10，1988）、 吴震《唐〈高耀墓志〉补考》（《新疆社会科学》1988：4）， 都利用墓志材料来补证西域史事。王小甫《唐吐鲁番大食政治关系史》（北京大学，1992），在森安考夫、白桂思（C.I.Beckwith）等人近年研究成果的基础上，全面讨论了唐朝与吐蕃、大食对中亚的争夺，特别是系统地把藏文史料引入到唐代西域史的研究中。在吐蕃入西域的道路、唐朝与大食关系的非对抗性、西域的突厥化进程三个问题上，提出的新的看法。他的《七八世纪之交吐蕃入西域之路》（《庆祝邓广铭教授九十华诞论文集》，河北教育，1997），是对上书的补充。