这里的人们当时使用着一种看似很笨重的打制石器;并且已经知道用火。如果说这些旧石器遗物不是很规范，还需要更多的新的出土文物进二步加以论证，那么，—些中、新石器时代的遗址遗物的发现则比较清晰地反、映了远古时期新，疆各地居民的社会经济和文化生活状况。在大约公元前三千多年的中、新石器时代，天山南北各地，诸如哈密的七角井和三道岭，罗布泊西岸，吐鲁番盆地的阿斯塔那，乌鲁木齐县的柴窝堡，以及木垒、奇台、伊犁、库车、巴楚、 且末、于田、皮山等地都已出现人类祖先活动的遗迹，当时人们使用。一种在原来笨重粗糙的打制石器基础上进一步加工而成的石片、石核。学术界称为“细石器”，其制作工艺比较复杂。罗布泊地区的人们为了得到石器工具，甚至不惜行走数百里到远处的山地中采集加工，考古工作者在阿尔金山中曾发现了制作石器的工场。人们还发现，这一时期新疆各地出土的远古时代遗物的石器型制、磨制技术以及共存的彩陶色彩、图案风格与我国华北地区以及甘肃、宁夏等地相近;而与西方各地出土文物迥然有别。这不仅否定了所谓“各国文化西来说”，而且清晰地显示了新疆史前人类最初的经济生活和社会活动与祖国内地的相似性，以及存在着的一种文化上的内在联系。
新疆特殊的地理位置使它很早以前就是联系东、西方关系的交通孔道，这不仅使新疆历史上民族迁徙和交往活动十分频繁，而且还使该地区居民的种系族属和民族关系错综复杂。考古工作者曾经在楼兰故城以及附近地区发现数具古人干尸，其中最有名气的就是距今约有3800年的所谓“楼兰美女”。在东疆的哈密地区也出土了一些年代略晚于楼兰古尸的干尸。在位处帕米尔高原的塔什库尔干一个名叫香宝宝的地方，人们也发现了一批属于春秋战国时代的墓葬，葬式分土葬和火葬两种。而在北疆地区的伊犁新源县巩乃斯河南岸出土的墓葬品中，有一尊栩栩如生的跪姿武士像尤为引人注意，只见武土头戴尖状高帽，帽顶呈钩状，上身裸露，腰下系短裙，赤脚，高鼻大眼，大鬓角。这显然是该地区当时比较典型的人物肖像，其形象与塔里木盆地南缘各地发现的古尸有一定区别。据人种学家和古人类学家对天山南北各地出土的古代人头骨的体质形态特点和人种系统的测量分析及科学研究显示：新疆古代居民既有欧洲人种特征，也有蒙古人种特征，更多的人种形态则呈各人种支系类型混杂或变异特点。欧洲人种分布的位置靠近新疆西部，但是不断地向东移动;而蒙古人种分布位置主要靠近东部地区，他们有遂渐向西迁徙活动的趋向。新疆地区作为蒙古人种同欧洲人种相互交汇的地带已是一个不疑事实。又据汉代文献记载，曾同周人有血缘关系的羌人也是塔里木盆地早期的居民。除此之外，已知这一时期先后迁入新疆的北方民族还有大夏人、莎车人等。考古资料和文献记载都明确无误地表明：新疆自古以来就是一个多民族、多种族共同生活居住的地区，正是由于这些不伺人种和民族的共同努力和密切合作，才创造了独具特色的“西域文明”。
根据司马迁《史记》和班固《汉书》等史料记载以及考古资料分析，大致在相当于我国历史上的春秋战国时期，新疆地区逐步完成了从原始社会到奴隶社会的过渡。各种资料都清楚地显示：从石器时代进入青铜器，再到铁器时代，一直至秦汉之纪，已有很多部落、民族在西域各地游牧聚居，繁衍生息，例如天山北部地区的塞人、羌、大月氏(音支zhi)和乌孙人，因为他们的生活方式以畜牧业为主，故被称之为“行国”;在天山以南、昆仑由以北租葱岭以东地区，则居住生活着许多以农业生产方式为主的居民和部落集团，人们将他们称之为“城郭诸国”。《汉书·西域传》中所谓的“西域三十六国”主要是指这些“城郭诸国”。这些地方政权组织因自然条件不同，不仅有自已风格独特的农业、畜牧业、手工业、商业生产，而且其社会内部已划分为统治者和被统治者、富人和平民阶层，有各自的军政管理体系。值得强调的是，上述的所谓“行国”或“城郭诸国”与我们现代具有严格的组织机构与政治意义的国家是俨然不同的，只能是一些以绿洲或草原地域，为单元的地方或民族名称，是我国古代某些部族或民族在特定的历史条件下以生产为单位的某种生存方式。例如“城郭诸国”中，最小的单桓“国”，只有27户，194口人，充其量只是一个环绿洲而聚居的村庄而已。至于那些游牧民族的“行国”，逐水草而行，连固定的疆域都没有。不仅如此，当时这些‘西域诸国”，如同史书所言：“各存君长，兵众分弱，无所统一。”因此，秦汉以前，由于自然因素和社会发展条件的限制，新疆从来就没有过由某一部族或民族建立的统一的所谓地方政权组织。