《汉书》西域列传：“西域以孝武时始通，本三十六国，其后稍分至五十余，皆在匈奴之西、乌孙之南。”汉武帝太初四年（公元前101年），在轮台和渠犁设立了使者校尉，这是中原王朝在西域设官之始。汉宣帝神爵二年（公元前60年），汉朝在西域设都护府，统一了西域三十多个“城郭国”。

1、乌孙。
2、龟兹。
3、焉耆。
4、于阗。
5、若羌。
6、楼兰：后改国名为鄯善。
7、且末。
8、小宛：为西域36国中最小的国。
9、戎卢。
10、纡弥。
11、渠勒。
12、皮山。
13、西夜。
14、蒲犁。
15、依耐。
16、疏勒。
17、莎车。
18、尉头。
19、温宿。
20、尉犁。
21、姑墨。
22、卑陆。
23、乌贪訾。
24、卑陆后国。
25、单桓。
26、蒲类。
27、蒲类后国。
28、西且弥。
29、东且弥。
30、劫国。
31、狐胡。
32、山国。
33、车师前国。
34、车师后国。
35、车师尉都国。
36、车师后城国。

此外，还有大宛、安息、大月氏、康居、浩罕、坎巨提、吉宾、乌弋山离等十几个西域小国。

PS：很多的介绍和资料都将“精绝”作为西域三十六古国之一，但是据专门研究西域三十六古国的网站查阅，其中并没有“精绝国”。据记载，精绝国后来并入楼兰，那么楼兰就包括了精绝，但这个解释并不一定成立。因此精绝究竟是否包括在通常所说的西域三十六古国之内还有待确认。