大都护府是唐代边疆管理体系中的核心军政机构。该机构始设于贞观年间，共置安西、安北、单于、安东、安南、北庭六大都护府，其中安西都护府于贞观十四年（640年）初设于西州，贞观二十二年（648年）迁至龟兹并统辖四镇，显庆三年（658年）等时期多次晋升为大都护府，北庭都护府于长安二年（702年）改置为大都护府。其职能包括统辖军镇戍堡、处理民族事务及管理屯田等行政事务羁縻府州和节度使体系，唐朝实现了对西域、北方游牧民族地区的有效管辖。

大都护府兼管军事防务与行政管理，安西大都护曾兼领碛西节度使，北庭大都护则统领伊西节度使。军事体系包含瀚海军（驻军1.2万）、天山军（驻军5000）等编制，并通过军镇、守捉、戍堡三级防御体系保障丝绸之路安全。行政职能涵盖屯田管理、驿馆接待及羁縻州府管辖，如安西大都护府下辖濛池、昆陵等羁縻都护府。

安西大都护府管辖范围包括天山以南及中亚部分地区，治所龟兹都督府遗址现存通古斯巴西城址。北庭大都护府统辖天山以北地区，其故城遗址可见内外双重城垣结构。单于大都护府管理突厥故地，安北都护府则统辖回纥。

大都护府设正三品大都护一人，辅官包括从四品副大都护两人。下属官员包含正五品长史、正五品上司马各一人，处理日常军政事务。考古发现的'悲田寺'陶片印证了该机构推行社会福利制度，出土莲花纹地砖则反映中原建筑技术的西传。

通过设置大都护府体系，唐朝实现了对西域150余年的有效管辖，保障了丝绸之路的商贸畅通。该制度促进边疆地区融入中央行政体系，出土的开元通宝等文物证实了中原货币制度的推行。北庭故城遗址的考古发现，为研究唐代边疆治理提供了珍贵实物证据。