汉朝在西域设过西域都护府，唐朝则有了安西都护府。既已如此，大唐为何还要多此一举，增设北庭都护府？这个新机构究竟坐落在何处，又握有多少兵力？
【安西都护府】
公元640年9月，即唐太宗贞观十四年，朝廷在西域设立安西都护府，治所定在西州交河城，也就是今天的新疆吐鲁番交河故城所在地。
到了657年正月，唐高宗显庆二年，苏定方出任伊丽道行军大总管，任雅相与回纥首领婆润担任副总管，率军征讨西突厥。这场战役中，唐军生擒了北庭可汗阿史那贺鲁（沙钵罗可汗），致使西突厥政权瓦解。随后，唐朝在原地设立了濛池都护府和昆陵都护府，这两处均归安西都护府管辖。
658年，唐高宗显庆三年，安西都护府的驻地由交河迁移至龟兹（今新疆库车），并升格为从二品的安西大都护府。
至661年，即唐高宗显庆六年或龙朔元年，安西大都护府下辖16个都督府，统领80个州、110个县以及126个军府。
全盛时期，安西都护府的疆域东起金山（今阿尔泰山），西达西海（今里海），南抵昆仑山，北临夷播海（巴尔喀什湖）。其势力横跨葱岭东西，覆盖了药杀水（今锡尔河）与乌浒水（今阿姆河）流域的广阔地带，版图比汉朝控制的西域更为辽阔。
安西大都护同时兼任安西四镇节度使。据唐玄宗天宝年间的记载，该镇驻兵两万四千人，战马两千七百匹。值得注意的是，这两万四千人的任务并非单纯防御，而是以少控多，震慑数十万胡族武装。安西都护可直接调动的盟友兵力包括安西四镇所在四国，每国各有数千骑兵；周边规模较小的部落也有数百至上千骑。而在羁縻统治下的友军总数多达数十万，其中突骑施拥有二十万骑，拔汉那和葛逻禄各数万骑，葱岭以西的河中各国兵力同样不容小觑。
【北庭都护府】
安西大都护府建立后，北面面临西突厥威胁，南面遭遇吐蕃侵扰，二者皆是唐朝经营西域的强劲对手。尤其是吐蕃，作为贯穿整个唐朝的主要敌人，一直与大唐山争西域控制权。
670年，唐高宗总章三年或咸亨元年，吐蕃攻陷西域白州等十八州。唐朝被迫撤销龟兹、于阗、焉耆、疏勒四镇建制，将安西都护府撤回西州。同年，在青藏高原的大非川，薛仁贵率领十万唐军惨败于吐蕃之手。那一年，对于大唐而言颇为晦气。
此后，双方在西域展开激烈拉锯，战火频仍，地盘反复易手。
直到692年，武周天授三年或如意元年、长寿元年，武则天任命王孝杰为武威道总管，会同阿史那忠节出兵讨伐吐蕃。当年冬季，唐军击败吐蕃，成功收复安西四镇，武周政权在西域的统治这才得以稳固。
大唐屡次丢失安西重地，一个重要原因在于安西都护府辖区过于庞大，战时兵力与粮草调度往往顾此失彼。该府南北跨度长达1500公里，从昆仑山脉延伸至阿尔泰山脉，中间还需翻越天山，唐军难以兼顾南北两端。在古代，信息传递依赖战马，南北往返超过3000公里，耗时费力，极易错失战机。
702年，武周长安二年，武则天决定将安西大都护府拆分。在天山以北至阿尔泰山脉以南的区域设立北庭都护府，首府设在庭州（今新疆吉木萨尔县北庭镇）。其管辖范围主要包括伊州、西州、庭州、濛池都护府及昆陵都护府等地，负责控制突骑施、坚昆等部族，防范回纥等游牧民族南下。
北庭都护府的成立，对安西都护府而言既是“减负”也是“释放”。自此，安西都护府可以专心应对来自吐蕃的威胁。相较于北方游牧民族，吐蕃对大唐的威胁更为致命，甚至在安史之乱后曾攻破长安。
709年，唐中宗景龙三年，北庭都护府升格为从二品的北庭大都护府，与安西大都护府平级，形成分管天山南北的格局。
北庭大都护府全盛时期，辖有庭州（瀚海军）、西州（天山军）、伊州（伊吾军）以及十六个羁縻州，分别是盐治州、盐禄州、阴山州、大漠州、轮台州、金满州、玄池州、哥系州、咽面州、金附州、西盐州、东盐州、叱勒州、迦瑟州、冯洛州和孤舒州。
北庭大都护同时兼任北庭节度使。天宝年间，全镇驻兵两万人，战马五千匹。具体分配上，庭州（瀚海军）驻兵一万二千人，战马四千二百匹；伊州（伊吾军）驻兵五千人，战马五百匹；另有记载显示伊州部分兵力为三千人，战马三百匹。
唐朝时期的丝绸之路在西域分为北、中、南三道，其中北道沿天山北麓延伸，经庭州、弓月、碎叶至怛罗斯一线。北庭大都护府正是为了守护这条丝路北道，巩固大唐在天山以北的统治，并与安西大都护府形成南北呼应之势，从而掌控整个西域大局。