19世紀中葉，英、俄兩國在中亞爭奪殖民地，並覬覦中國新疆。同治四年(1865)，中亞浩罕汗國（在今烏茲別克斯坦境內）軍事頭目阿古柏在英國支持下，乘新疆動亂之機率軍侵入，自立為“汗”，建立偽政權；十年，沙俄也出兵佔領伊犁地區。光緒元年， 清政府採納左宗棠等人重視“塞防”、收復失地的意見，任命左宗棠為欽差大臣督辦新疆軍務，決定收復新疆。
左宗棠根據敵我情況和新疆地區的地理條件，制訂了緩進急戰、先北後南的戰略方針，並花了近兩年時間籌集軍餉、採運軍糧、整頓軍隊、改善裝備，完成了收復新疆的作戰準備。1876年4月7日，左宗棠從蘭州移營肅州，準備發起進攻。清軍出關總兵力有80餘營，約六七萬人。清軍按先北後南的方針，決定首先收復南北疆的交通要衝烏魯木齊。
8月18日黎明，清軍出發。守衛烏魯木齊的馬人得、白彥虎未料到清軍行動如此迅速，一聞炮聲，即棄城向達坂方向逃跑。清軍收復烏魯木齊、迪化州城及偽王城。盤踞昌吉、呼圖壁與瑪納斯北城之敵如驚弓之鳥，未等清軍進攻即棄城而逃。11月6日北疆地區除伊犁外，所有敵佔據點全部克復。
1877年4月14日，清軍經過幾個月的充分準備，開始向南疆進軍，劉錦棠率主力1萬餘人及開花炮隊由烏魯木齊南下，16日進至達板外圍，乘守敵不備，迅速完成對該城的包圍。4月18日，清軍打退增援之敵，在達坂域外增築炮臺。4月19日，炮臺築成，清軍用開花大炮轟塌城中大炮臺、月城和城垛，擊中敵彈藥庫，敵軍死傷甚眾，企圖突圍，被清軍截殺未逞。
1877年9月，清軍挾連克三城餘威，乘秋高氣爽之際，開始部署收復南疆八城之戰。24日，清軍克阿克蘇城。26日克烏什。至此，清軍在一個月內馳驅1000公里，連克南疆東四城（喀喇沙爾、庫車、阿克蘇、烏什）。1878年1月2日，清軍克復和闐。至此，新疆全境除伊犁地區外，全部收復。
1881年2月21日簽訂了《中俄伊犁條約》，沙俄同意歸還《崇約》划走的特克斯河谷和通往南疆的穆扎爾山口，但仍佔有霍爾果斯河以西地區。此外，放棄了俄貨由嘉峪關運進內地的要求；但賠款卻由五百萬盧布增至九百萬盧布。這仍然是個不平等條約，但與《崇約》相比，總算收回了一些權益。
1877年8月17日 ，收復新疆之戰尚未結束，左宗棠便奏請在新疆設行省。1882年（光緒八年），沙俄正式交還伊犁，時任兩江總督的左宗棠第五次向清朝政府奏請新疆建省，提出乘新疆收復伊始和西征大軍未撤之威，不失時機地建省設縣。清朝政府同意著手在新疆建省。時任新疆巡撫的劉錦棠，制訂了建省的具體方案。
1884年（光緒十年）11月16日，戶部奏請添設新疆巡撫、布政使各一人，除劉錦棠任巡撫外，又調甘肅布政使任新疆布政使。次日，新疆省正式建立。清朝在西域屯墾的骨幹和核心，也是在西域戍邊的軍隊，但清朝在西域屯墾的主力，不是軍隊，而是各族民眾。清朝軍屯只為民屯掃清了道路，創造了條件，後來部分軍屯轉成民屯，民屯成了西域最主要的屯田形式。
清朝政府在天山以北長期佈防軍隊，這批駐防大軍需要大量軍糧，因此清朝政府把屯墾重點放在天山以北的準噶爾盆地也就是自然而合理的選擇。清朝統一天山南北後在新疆開展的屯田活動，不僅對當時新疆社會經濟的發展產生過重大影響，而且一直影響到新疆的近代。【十九世紀後期的新疆喀什。資料：Google】
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