此时期首先实现与中国交往的中亚国家是大宛国。晋太康六年（286年），晋武帝遣使杨颢，拜其王蓝庾为大宛王。蓝庾死后，其子继位，遣使贡汗血宝马。前秦苻坚时，大宛也曾遣使献汗血宝马。北魏太延三年（436年）、太延五年（438年）、太和元年（477年），破洛那国（即大宛国）都曾遣使献汗血宝马，此后经常遣使朝贡。

曾经的中亚强国——贵霜帝国，在这一时期却只能苟延残喘。229年，贵霜还曾遣使至曹魏献贡。萨珊波斯兴起后，贵霜的势力逐渐受到打压，公元3世纪初，萨珊波斯已经基本占有了原贵霜帝国北部的大夏地区。至公元4世纪，东印度的笈多王朝兴起，再次统一了北印度，这时西北印度贵霜诸王公的残余势力，便处于笈多帝国的控制之下了。之后，在萨珊和哒（yǎn dā）人的双重打击下，贵霜走向灭亡。

哒人作为灭亡贵霜帝国的主力，起源于蒙古草原，公元4世纪后期，逐渐跨过阿尔泰山进入中亚的索格底亚那（Sogdiana），并灭亡了在此存在多年的康居。5世纪20年代，哒人逐渐跨过阿姆河，企图进入萨珊波斯的领地，但被波斯王击败，只得退回葱岭以西，并于30年代末，征服了盘踞在此处的寄多罗贵霜王朝，灭亡了贵霜帝国最后的残余势力。

贵霜灭亡后，其庞大帝国基本上由哒人所取代。随后，强大的哒人又一次向西与波斯发生冲突，于453年，大败萨珊王雅兹底格德二世（438—457年在位），484年又杀死菲鲁兹（457—484年在位），一度占领大部分呼罗珊地区，极大地消耗了波斯的国力，终于迫使波斯纳贡称臣。

在东方，6世纪初，哒人北上同高车争夺准噶尔盆地及其以西地区，并逐渐控制了高昌，遏制住新兴草原政权——柔然势力的西进。与此同时，哒人又东进控制塔里木盆地西部，南道直至于阗，北道直至焉耆。西域30余小国尽在其隶属之下。经过西域南北道，哒人频繁地开展同中国北魏、西魏、北周乃至梁朝的交往。

在哒灭亡康居后不久，在康居居住地的西北，兴起了一个民族——粟特。

粟特兴起于公元4世纪末，其民族以经商闻名于世。据《魏书》记载，粟特国（即隋唐时的安国）在北魏前期曾九次遣使北魏。跟随粟特遣使北魏的是悉万斤（即隋唐时的康国），也曾九次遣使中国。与粟特相比，悉万斤的遣使大多是在北魏后期，从中可以看出，悉万斤在粟特诸国中的地位逐渐提高，成为后来中亚与中国联系的主力。