Dans l'histoire antique, plusieurs tribus ou peuplades ont cohabité au Xinjiang. Selon les documents historiques de la dynastie des Han (206 av. J.-C. – 220 apr. J.-C.), les habitants du Xinjiang se répartissaient respectivement entre les Sai (Sak), Rouzhi (Tohri), Wusun (Usun), Qiang, Xiongnu (Huns) et Han.

Les Sai nomadisaient à l'origine dans la région comprise entre les rivières Ili et Chu à l'est et la rivière Sir à l'ouest. Repoussés par les Rouzhi, les uns se retirèrent sur la rive nord du Sir et les autres se rendirent au Pamir dans le sud. Les Rouzhi vivaient, à l'époque des Royaumes combattants (475 – 221 av. J.-C.), dans la vaste région allant du Corridor de Hexi à la Dépression du Tarim. Sous les Qin et les Han (221 – 206 av. J.-C.), ils atteignirent l'apogée de leur puissance. Vers 176 av. J.-C., attaqués par les Xiongnu, ils furent obligés de se déplacer dans le bassin de l'Ili et occupèrent le terrain des Sai. Les Wusun vivaient à l'origine dans le Corridor de Hexi. A la fin des Qin et au début des Han, attaqués par les Rouzhi, ils s'allièrent aux Xiongnu et, soutenus par ceux-ci, expulsèrent les Rouzhi du bassin de l'Ili. Les Qiang vivaient à l'origine dans les cours moyen et supérieur du Huanghe. A l'époque des Printemps et Automnes (770 – 476 av. J.-C.) et des Royaumes combattants, une partie des Qiang se déplacèrent vers l'ouest en longeant le Corridor de Hexi, les monts Qilian et les monts Kunlun, laissant ainsi leurs traces au Xinjiang. Les Xiongnu entrèrent dans le Xinjiang vers 176 av. J.-C. Les Han sont parmi les premières populations à entrer dans le Xinjiang. En 101 av. J.-C., l'armée des Han a commencé à défricher des landes à Luntai (Bügür) et à Quli (Lopnur) avant de s'étendre progressivement dans tout le Xinjiang. Les zones de défrichement sont devenues les premières régions où s'implantèrent les Han au Xinjiang. Après l'établissement en 60 av. J.-C. du poste de « Général des Contrées occidentales », les Han ne cessèrent d'entrer dans le Xinjiang en tant que fonctionnaires, militaires ou commerçants. 

Sous les Wei, les Jin et les Dynasties du Sud et du Nord (220 – 589), vient le temps de la grande fusion des peuples en Chine. Les déplacements et les fréquentations ethniques étaient intenses et plusieurs autres peuples anciens sont entrés dans le Xinjiang, comme par exemple les Rouran (Jorjan), les Gaoche, les Yeda et les Tuyuhun. Les Rouran, descendants des Donghu vivant depuis l'antiquité dans les régions steppiques du nord, prirent leur essor dans la steppe mongole au début du V^e siècle, fondèrent un pouvoir puissant en 402 et rivalisèrent dans les Contrées occidentales avec les Wei du Nord (386 – 534). Les Gaoche, appelés également Tolos ou Teli, nomadisaient à l'origine dans les bassins du lac Baïkal et des rivières Orkhon et Tura. En 487, Avochilo, chef de la tribu Puwurgur des Gaoche, et son frère Qunqi se déplacèrent vers l'ouest entraînant quelque 100 000 foyers et fondèrent le royaume de Gaoche au nord-ouest de Cheshi Antérieur (aujourd'hui ancienne cité de Jiaohe à Turpan). Les Yeda, apparus en dehors de la Grande Muraille, entrèrent dans la Dépression du Tarim à la fin du V^e siècle et fondèrent leur domination en battant les Rouzhi au sud. Ils traversèrent le Pamir et occupèrent pour un temps certaines régions du Xinjiang du Sud. Les Tuyuhun, descendants des Xianbei (peuple de la Chine antique), se déplacèrent vers l'ouest à partir des régions à l'est du Liaohe au début du IV^e siècle, maîtrisèrent progressivement les Di, les Qiang et d'autres peuples vivant dans les actuelles régions du Gansu du Sud, du Sichuan et du Qinghai et fondèrent leur domination.

Sous les Sui (581 – 618) et les Tang (618 – 907), les Tujue, les Tubo et d'autres peuples anciens ont exercé une influence importante sur l'évolution du Xinjiang. Les Tujue (Turcs) étaient un peuple nomade vivant dans les steppes du nord-ouest et du nord de la Chine du VI^e au VIII^e siècle. En 552, Tümaen, chef des Tujue, vainquit les Rouran et s'imposa au Mobei (région au nord du grand désert du Plateau mongol). Plus tard, les Tujue se divisèrent en deux clans qui ne cessaient de se disputer le khanat. Au milieu du VIII^e siècle, les deux khanats oriental et occidental des Tujue disparurent successivement et leurs populations fusionnèrent parmi les autres peuples. Les Tubo, ancêtres des Tibétains, devinrent puissants dans le plateau du Qinghai-Tibet à la fin du VI^e siècle. Après avoir occupé le Qinghai, ils commencèrent à disputer les Contrées occidentales avec les Tang. En 755 sous les Tang, éclata la rébellion d'An Lushan-Shi Siming dans les régions centrales de la Chine. Une grande partie des armées de garnison des Tang quittèrent les Contrées occidentales. Les Tubo profitèrent de cette occasion pour occuper le Xinjiang du Sud et certaines régions du Xinjiang du Nord.

En 840, un grand nombre de Uygur entrèrent dans le Xinjiang. Les Uygur, appelés Huihu ou Huihe à l'origine, faisaient partie des Teli, peuple de la Chine antique. Vivant d'abord dans les bassins du Selenga et de l'Orkhon, ils se déplacèrent au nord du Tura. En 744, les Uygur, assez puissants, s'imposèrent au Mobei. Ils ont, à deux reprises, envoyé des troupes mater la rébellion d'An Lushan-Shi Siming sur demande du pouvoir central des Tang. En 840, le khanat des Uygur s'écroula à cause des désastres naturels, des troubles internes du groupe dirigeant et des attaques des Xiajiasi (Kirgiz), peuple de la Chine antique. La majorité de sa population se déplaça vers l'ouest. Une horde des Uygur s'installa dans les régions actuelles de Jimsar et de Turpan et fonda ensuite le royaume de Gaochang (Kuju) ; une autre s'installa dans les steppes s'étendant de l'Asie centrale à Kashi et fonda la dynastie des Karakhanides avec les Karluk, les Yagma et d'autres peuples. Depuis lors, la Dépression du Tarim et les régions voisines furent dominées par le royaume uygur de Gaochang et la dynastie des Karakhanides. Les habitants de la région et les Uygur fusionnèrent. Cela a jeté une base pour la formation ultérieure des Uygur.

En 1124, Yollig Taxin, un membre de la famille royale Liao (916 – 1125), dirigea les siens vers l'ouest, conquit le Xinjiang et fonda le royaume de Liao de l'Ouest. Des Qidan (Khitans, peuple de la Chine antique) ont pu ainsi entrer dans le Xinjiang. Au début du XIII^e siècle, Gengis Khan dirigea son armée dans le Xinjiang et octroya les régions conquises à ses fils et petits-fils. Des Qidan et des Mongols se sont assimilés davantage avec les Uygur.

Oyrat était une appellation générale des Mongols à l'ouest du grand désert sous les Ming (1368 – 1644). Vivant à l'origine dans le cours supérieur de l'Ienisseï, ils s'étendirent continuellement vers le cours moyen de l'Ertix et le bassin de l'Ili. Au début du XVII^e siècle, quatre tribus se sont progressivement formées : Jungar, Dorbüd, Huxut, Turgut. Dans les années 1670, les Jungar occupèrent le bassin de l'Ili, devinrent maîtres des quatre tribus et gouvernèrent le Xinjiang du Sud. 

A partir des années 1760, le gouvernement des Qing (1644 – 1911) commença à transférer des officiers et soldats mandchous, xibe, suolun (daur) du Nord-Est vers le Xinjiang afin de renforcer la défense frontalière. Ceux-ci sont devenus les nouveaux membres des ethnies minoritaires du Xinjiang. Plus tard, les Russes et les Tatars se sont installés au Xinjiang. A la fin du XIX^e siècle, le Xinjiang comptait déjà 13 communautés ethniques : les Uygur, les Han, les Kazak, les Mongols, les Hui, les Kirgiz, les Mandchous, les Xibe, les Tajik, les Daur, les Uzbek, les Tatars et les Russes. Les différentes populations, dont la majorité est formée de Uygur, cohabitaient au Xinjiang.