高仙芝任内，阿拉伯帝国于公元750年走进了阿拔斯王朝。高仙芝破石国之举，实际目的便是打击阿拉伯势力。石国灭，高仙芝入朝，献所擒突骑施可汗、突厥酋长、石国王、师王，玄宗大悦，加封高仙芝开府、仪同三司。
石国破，阿拉伯必然要反击，以夺回中亚霸权，而唐朝欲长期染指中亚，就必须打败阿拉伯人。此时的阿拉伯人征服了吐蕃，正在极盛时期。
两强相遇，大打出手。
阿拉伯人为防止高仙芝继续西进，联合了其中亚地区所有属国，准备对安西四镇下手。对此，高仙芝打算先发制人。公元751年，他从安西出发，翻过葱岭，于7月抵达阿拉伯势力范围内的怛罗斯，并且开始围攻怛罗斯。
靠着强弓硬弩，唐军一度压制阿拉伯骑兵。战斗进行到第五天，葛逻禄雇佣兵突然叛变，切断中国步兵与骑步联系，唐兵大乱，损兵万余。此后，阿拉伯人陷于内乱，无心东征，而大唐方面很快陷于安史之乱，国内大损，只能放弃在中亚地区与阿拉伯人的争夺。
这一场战争之所以重要，是因为战争中阿拉伯人俘虏了造纸工匠出身的大唐士兵。阿拉伯人组织这些俘虏传授造纸方法，并在撒马尔罕建起棉花造纸厂。之后，造纸术渐渐一路往西，传往欧洲各国。与此类似的是，侵入印度的阿拉伯人掳走了印度数学家，创造出来了影响深远的阿拉伯数字。
公元9世纪中叶后，为了巩固边防，阿拔斯帝国先后册封藩王驻守边疆——遵照中国的历史经验来看，这绝对是乱象的开始。不久，各地封建主拥兵自重，独霸一方。阿拔斯王朝进入割据时期；北非的伊德利王朝于公元789年独立；阿格拉布王朝于公元800年独立；公元868年，埃及总督宣布独立，建立图伦王朝；东方各省相继于公元867年出现撒法利王朝、公元874年出现萨玛尼王朝等。
下层人民受到越来越重的剥削，导致反抗斗争不断地爆发——如公元8世纪70年代至80年代的蒙面者起义、公元816年至公元837年的巴贝克起义，以及公元869年至公元883年的黑奴起义（阿拔斯王朝不断从东非输入黑奴），均给阿拔斯王朝以沉重的打击。公元890年，卡尔马特于伊拉克南部起义，于公元899年在波斯湾西岸建国。到10世纪中叶，阿拔斯王朝实际统治区域仅限于巴格达及其周围地区。
1055年，塞尔柱突厥人占领巴格达，阿拔斯国王失去了一切行政权力，只保留了宗教领袖的地位。阿拔斯帝国已名存实亡，不过，彪悍的塞尔柱人很尊重阿拔斯传统，基本承袭了帝国以往的各种典章制度，使得帝国一度出现统一局面。西方史学家把这个时期的哈里发称为“巴格达教皇国”。但很快，阿拉伯世界又被手握重兵的封疆大吏分裂成10余个邦国。13世纪中叶，东方草原来的蒙古铁骑冲入西亚。1258年，蒙古人攻陷巴格达，杀死哈里发，延续数百年之久的阿拉伯阿拔斯王朝，连同绝大多数塞尔柱小国终于消失在历史的尘埃之中。
