“西域”这一词最早出现在司马迁的《史记》中，当时指的是汉朝统辖领域以外的西北诸国，包括玉门关、阳关以西、葱岭以东、阿尔泰山以南和昆仑以北的地区。而“西域三十六国”这一词则出现在班固的《汉书·西域传》。
汉朝时期，在塔里木盆地周围以及天山山谷的地带，分布着许多国家。这些国家有大有小，大的相当于一个市，有八万余人口，小的甚至只有一个村落，只有一两千的人口。当时的西域诸国纷争不断，汉代时诸国的数量是不断变化的，最初记载的数目为三十六个国家，这些政权被概括为“西域三十六国”。它们中的大多数都以城郭为中心，所以也被称为“城郭诸国”。
根据史料记载，汉初时期的西域三十六国分别是：
鄯善国(楼兰)、且末国、疏勒国、龟兹国、经绝国、尉犁国、婼羌国、戎卢国、扜弥国、渠勒国、于阗王国、皮山国、乌秆国、西夜子合国(本名西夜国)、子合国、蒲梨国、依耐国、无雷国、难兜国、大宛国、小宛国、桃槐国、休循国、捐毒国、姑墨国、姑师国(车师国)、墨山国、劫国、温宿国、莎车国、尉头国、危须国、焉耆国、狐胡国、渠梨国、乌垒国。
到了清朝乾隆时期，对西域的范围作出了解释，但是已经将“西域”称为“新疆，到了嘉庆年间，“新疆”就完全代替了“西域”一词。
根据史料考证记载，现在新疆境内的西域三十六国有：车师前国、车师后国、车师尉都国、车师后城长国、山国、劫国、弥国、蒲类后国、卑陆后国、龟兹、蒲梨、经绝、楼兰、且末、小宛、狐胡、西且弥、皮山、姑墨、鄯善、蒲类、西夜、渠勒、戎卢、莎车、皮山、尉头、卑陆、疏勒、依耐、单桓、乌贪訾、焉耆、若羌、温宿、尉犁。
现存的遗址有：楼兰古城遗址、经绝国(又名尼雅遗址)、于阗国(进新疆和田，有众多佛教遗址建筑)、龟兹故城、高昌故城等。
