Tocharowie przybyli do Kotliny prawdopodobnie na przełomie trzeciego i drugiego tysiąclecia p.n.e. przez Kotlinę Dżungarską. Po osiedleniu się w Kotlinie Kaszgarskiej nastąpił podział języka tocharskiego na warianty A i B. W pierwszej połowie II wieku p.n.e. zostali wyparci na zachód do Baktrii przez lud Xiongnu – być może ten sam, który później w Europie był nazywany Hunami.
Jedwabny szlak, jeden z najważniejszych traktów handlowych starożytnej Azji, przebiegał wzdłuż północnego krańca Kotliny Kaszgarskiej, doliną rzeki Tarym. Z Chin przewożono nim jedwab, żelazo i papier, a w drugą stronę podążały karawany obładowane złotem, bliskowschodnimi pachnidłami i roślinami uprawnymi. Szlak wiódł z Chin na Bliski Wschód oraz do Indii. Wzdłuż traktu w oazach powstawały bakczysaraje. Ów szlak stracił na znaczeniu wraz z opanowaniem tych terenów przez wojownicze ludy Azji Środkowej.
Mieszkańcy Chińczycy Han, inaczej niż na większości terytorium Chin, stanowią mniejszość. Najliczniejszą grupą etniczną są Ujgurzy. Ponadto mieszkają tam przedstawiciele ludu Hui, potomkowie koczowników przybyłych ze stepów Azji Środkowej, a na granicy zachodniej – Kirgizi i Tadżycy.