历史上所指之西域，并无一定之范围，且西域诸国之名称亦随时代转换而屡有改变。佛教史上之西域，系指从印度兴起佛教后，由陆路东传中国所经之地区，大抵即西元前三世纪大月氏统领下之大夏及阿富汗斯坦一部分、迦湿弥罗、今旁遮普一部分、安息国势力范围下之波斯北部、康居国势力范围下之下底栗弋（Sagdiana）等。而诸国中，与佛教有关者，葱岭以西有月氏（今俄属土耳其斯坦、阿富汗、北印度）、安息、康居（今土耳其斯坦北部、西伯利亚南部）、犍陀罗（今阿富汗之干达马克）、罽宾（即迦湿弥罗，今北印度喀什米尔），葱岭以东则有于阗、斫句迦（今莎车东南）、龟玆（今库车）、疏勒（今喀什噶尔）、高昌（今吐鲁番）等。其中以犍陀罗与罽宾两国最重要。
西域佛教之兴盛始于西元前二六○年顷，阿育王曾派遣摩诃勒弃多（梵 Mahārakkhita）、末阐提（梵 Majjhāntika）至此地传教。摩诃勒弃多主要布道于印度西北之希腊殖民地臾那国（Yona），复扩及阿富汗、安息、康居等地，末阐提则在犍陀罗、迦湿弥罗等地布教。佛教于西域迅速流布，至西元四世纪，高昌甚至奉为国教，彼时即西域佛教之鼎盛期。
在此之前，佛教已经由西域东传我国，而西域诸国古德名僧亦入我国传译经典，如安息之安世高、昙无谛、安法贤、安法钦，月支之支娄迦谶、支曜、支谦、法护、支法度、昙摩难提、支道根，康居之康巨、康孟详、康僧铠、康僧会、昙谛，龟玆之帛延、帛尸梨密、帛法炬、佛图澄、莲华精进，罽宾之僧伽跋澄、僧伽提婆、僧伽罗叉、昙摩耶舍、弗若多罗、卑摩罗叉、佛陀耶舍、求那跋摩等。
自西元二世纪至五世纪，西域教派多属小乘，彼时盛行小乘者有疏勒、罽宾、犍陀罗；大小乘思想混合，而仍以小乘为主流者有安息、康居、龟玆，惟信大乘者为子合（即大唐西域记所载斫句迦，当今葱岭以东瓦罕山谷一带），盛行大乘者另有高昌、于阗等。五世纪以后，犍陀罗因无著（梵 Asajga）、世亲（梵 Vasubandhu）二大乘学僧之出世，大乘佛教遂有流行北印度之趋势。随着佛教之流布，佛塔、雕刻、绘画等佛教艺术亦因而发达，佛像多以泥土、漆灰为原料，佛画以壁画为主，样式则多为融合希腊、罗马、印度三种精神之犍陀罗系统，此外亦有回鹘式（多于吐鲁番附近）、喇嘛式。七世纪以后，中国美术色彩渐浓，遗物多在吐鲁番一带。至于其取材范围，则佛像主要有佛陀及观音、文殊等菩萨，绘画以贤愚经、六度集经等之故事为对象。经典之编纂、书写、翻译亦极盛行，仅高昌、于阗二地，即有中阿含（优婆利经）、小部经藏（法句经数叶）、般若（大品般若十数叶、金刚般若）、秘密（无量门陀罗尼、大白伞盖咒）、大积（月藏分、宝幢、日藏分、贤护分）等二十余种为后人发现。
隋唐之际（七世纪），穆罕默德创回教于大食，以兵力行教，马蹄所至，佛教尽为所灭，安息、大月氏、康居、迦湿弥罗、犍陀罗、疏勒、于阗、龟玆、高昌等国佛教，先后于佛入灭后七百年至二千一百年（三国至明代）间，为祆教、回教浸淫吞并，西域佛教从此绝迹。
近代各国学者至东土耳其斯坦探险考古之风甚盛，经多次至库车、和阗、吐鲁番、喀喇沙尔、敦煌千佛洞、乌鲁木齐、罗布诺尔等地挖掘，遂有佛像、佛画、经典及其他文化遗物之出土，使西域文物之研究有长足进步。［史记大宛列传第六十三、唐书西域列传第一四六、汉西域图考、古今图书集成边裔典第四十三至第七十三、西域之佛教、中央亚细亚探检の经过とその成果、西域佛教の研究（羽溪了谛，宗教研究特辑号）、H. Yule: Cathay and the Way Thither, vol. 1］（参阅“迦湿弥罗国”3978、“犍驮罗国”5522） p2581