很多，主要有烏孫，康居，大宛、大月氏、小月氏、身毒、于闐、樓蘭、精絕、渠勒、車師、卑陸等民族.以烏孫和大月氏最強大.漢武帝曾先後兩次將宗室女細君公主和解憂公主嫁於烏孫王昆彌。
烏孫是受匈奴影響很深的操阿爾泰語系突厥語族的古代民族。關於烏孫的社會狀況記載很少。
根據中外歷史文獻記載和考古發現，漢朝活動在西域的古代民族主要有塞人、羌人、月氏人、烏孫人、匈奴人和漢人。
公元220年東漢滅亡到公元589年隋朝滅陳，在我國曆史上稱爲魏晉南北朝時期。這一時期是我國民族大融合的時期，各民族遷徙往來頻繁，除原有的古代民族外，西域又增添了新的民族成分，主要有鮮卑、柔然、高車、噠人、吐谷（音：玉）渾等。
擴展：
突厥、吐蕃、回鶻是隋唐時期對西域歷史進程產生重要影響的三個古代民族。
宋遼金時期，進入西域的新的民族成分不多，主要是契丹人，但這一時期卻是西域民族構成發生重大變化的時期。在這一時期，塔里木盆地邊緣地區的居民開始了回鶻化的進程。
清政府統一西域以後，西域各民族大家庭中又增添了不少新成員。其中，從內地省區遷入西域的主要民族有滿族、錫伯族、達斡爾族、回族。
從國外遷入西域的民族主要有烏孜別克族、俄羅斯族和塔塔爾族
