怛罗斯之战是唐朝安西都护府的军队与阿拉伯帝国的穆斯林、中亚诸国联军在怛罗斯相遇而导致的战役。也是阿拉伯与大唐几次边境冲突中唯一一次打胜安西军。
背景：
公元6到8世纪，欧亚大陆上有三个大帝国正处于兴盛期，分别是拜占庭帝国、阿拉伯帝国和唐帝国。
751年时的中国，正是盛唐的天宝年间，处于前所未有的鼎盛时期。在李隆基统治期间，唐朝的国力达到了顶点，也进行了多次的对外用兵。开元盛世的余晖仍未散去，繁荣的社会表面下也隐伏着危机，但大唐当时仍然是世界上最令人尊敬的强国。
汉民族先民——华夏族通过战争和文化融合，掌握了黄河流域(中原)和长江流域(江南)的土地。对汉民族而言，中原、江南以外的蛮荒之地是没有什么吸引力的——因为这些土地不能大面积种植农作物;而汉族的“扩张”多是因为不堪周边民族为争夺过去属于自己的领土而进行的屠杀、劫掠和骚扰，出于稳定该国疆土、以绝后患的目的才大举兴兵。
为了保卫长安必须占领河西，为了保卫河西必须控制青海，为了控制青海必须占领西域来分吐蕃的兵力，使其不能并兵向东扩张。唐太宗、唐高宗时期，建立了以安西都护府、北庭都护府为核心的西域统治体系。
几乎在同一时期，中东的阿拉伯人也在迅速崛起。
自穆罕默德和四大哈里发以来，到8世纪时，阿拉伯帝国已经成为横跨欧亚非三大洲的空前大帝国，向西占领了整个北非和西班牙，向东则吞并了整个西亚和大半个中亚，控制了地中海南岸的整个地区，并潜移默化地影响被占领地区的宗教与种族。
阿拉伯帝国已经成为中国、吐蕃之外影响西域的另一力量。阿拉伯帝国由于地理上的巨大优势，影响力慢慢的体现出来，中亚诸国原本大多信奉佛教、祆教等或自己的传统宗教，对伊斯兰文化的东进感到不安，于是不少国家向唐朝求援。此时，高仙芝俨然是大唐在中亚的总督。
战役过程：
怛罗斯城是石国的第二大据点，这也是高仙芝与大食在此相遇的重要原因。距离怛罗斯城不远的撒马尔罕，早已是大食兵聚集的据点。
高仙芝并不知大食的意图。而且唐在葱岭以西的属国分散部署，一时很难集结。为了阻止大食的东进，以攻为守，远征大食对于深谙兵法的高仙芝来说似乎成为可行手段。刚刚平定布哈拉和粟特的叛乱的阿拉伯大军南下，恰好与高仙芝大军相遇在怛罗斯河。
在高仙芝的指挥之下唐军骁勇善战，靠着步兵的强弓劲弩，唐军曾经占有很大的优势，唐骑兵一度完全压制了阿拉伯骑兵。
但唐军的弱点在于其兵力不足，且阿拉伯援军不断感到，因而最后高仙芝无法取得胜利。
史载战斗持续了五日，第五日傍晚，葛逻禄番兵突然反叛，从背后包围唐步兵，并且断绝了他们与骑兵的联系。阿拔斯王朝联军乘唐军发生混乱的机会，出动重骑兵主力突击唐步兵。高仙芝受到阿拉伯与葛逻禄部两面夹击，无力支撑，终溃不成军。
战争结果：
高仙芝、副将李嗣业和别将段秀实收拢残部，向安西方向败退，两万人的唐安西军，最后只剩数千名人。
此役的具体唐军损失数字不明。《资治通鉴》记载唐军总数3万人、深入与敌人作战、最后返回数千人。以此计算，唐军损失了两万多人。《旧唐书》、《新唐书》都记载唐军总数两万人、深入胡地与敌人作战、最后返回数千人。以此计算，唐军损失了一万多人。
影响：
政治上，在怛罗斯战役后，唐朝仍然控制西域，阿拉伯阿拔斯王朝(黑衣大食)立即派人来与唐朝讲和。唐朝与阿拉伯之间的关系，并未见受到此战的显著影响，阿拔斯在对华关系方面上与前朝没有什么改变。
军事上，怛罗斯之战后，仅仅过了两年，升任安西节度使的封常清于天宝十二年(753年)进攻吐蕃控制的大勃律，大破敌军，征服当地后返回。说明安西都护府的实力已经大体恢复。如若不是安史之乱，安西都护府有能力再次和阿拉伯人一较长短。
而唐朝最后退出中亚争夺的根本原因，并不是怛罗斯之败，而是安史之乱。由于安史之乱爆发，即使是怛罗斯之战获胜，唐朝依然会退出中亚。
经济上，造纸术被误传为经过怛罗斯之战西传。实际根据杜佑《经行记》的记载，被俘的工匠里没有造纸工匠。有乌兹别克斯坦学者在研究中指出，怛罗斯之战之前造纸术就以和平的方式通过拔汉那首府浩罕传往撒马尔罕。
评价：
关于阿军为何没有乘胜东进，大多数学者的观点，认为怛战阿军胜的过于艰难，慑于唐军强大的印象，不愿东进挑起更大的战争。实际上，此后，突厥人成为阿拉伯人的雇佣兵，并且逐渐灭亡阿拉伯帝国，形成波斯人执政，突厥人掌军，阿拉伯人念经的局面。
唐朝并未因怛罗斯之战而丢失西域(安西、北庭)，约公元790年以后，唐朝才失去西域(安西、北庭)。
在怛罗斯之战后，唐朝在西域的影响力并未受到动摇，西域唐军迅速恢复，封常清率领唐军继续扩张，直到安史之乱才停止。