《漢書》西域列傳：「西域以孝武時始通，本三十六國，其後稍分至五十餘，皆在匈奴之西、烏孫之南。」漢武帝太初四年（公元前101年），在輪台和渠犁設立了使者校尉，這是中原王朝在西域設官之始。漢宣帝神爵二年（公元前60年），漢朝在西域設都護府，統一了西域三十多個「城郭國」。

一、烏孫：今新疆伊犁哈薩克自治州伊寧市、察布查爾錫伯縣附近幾縣及現哈薩克斯坦部分。是當時烏孫國的屬地，但絕大部分被沙俄侵佔。
二、龜茲：今新疆阿克蘇地區庫車縣、拜城縣一帶。
三、焉耆：今新疆巴音郭楞蒙古自治州焉耆回族自治縣。
四、于闐：今新疆和田地區和田市一帶。
五、若羌：今新疆巴音郭楞蒙古自治州若羌縣東南、羅布泊西北一帶。
六、樓蘭：今新疆巴音郭楞蒙古自治州境內的羅布荒漠中，後改國名為鄯善（與現在的吐魯番地區的鄯善縣有別），現僅存樓蘭遺址。
七、且末：今新疆巴音郭楞蒙古自治州且末縣西南，玄奘取經曾在此停留過。
八、小宛：今新疆巴音郭楞蒙古自治州且末縣東、車爾臣河南岸，為西域36國中最小的國。
九、戎盧：今新疆和田地區於田縣南。
十、紆彌：今新疆和田地區策勒縣東。
十一、渠勒：今新疆和田地區策勒縣南。
（上述四國全部在今和田地區東部一帶，均已被塔克拉瑪干大沙漠淹沒。）
十二、皮山：今新疆和田地區皮山縣東南的藏桂鄉附近，尚有漢時皮山古城廢墟。
十三、西夜：今新疆和田地區皮山縣西南。
十四、蒲犁：今新疆喀什地區葉城縣東一帶。
十五、依耐：今新疆喀什地區英吉莎縣東南。
十六、疏勒：今新疆喀什地區疏勒縣和喀什市。
十七、莎車：今新疆喀什地區莎車縣，後被于闐吞併。
十八、尉頭：今新疆阿克蘇地區烏什縣和喀什地區巴楚縣一帶。
十九、溫宿：今新疆阿克蘇地區阿克蘇市和溫宿縣一帶。
二十、尉犁：今新疆巴音郭楞蒙古自治州庫爾勒市和尉犁縣，後被焉耆吞併。
二十一、姑墨：今新疆阿克蘇地區拜城縣一帶。
二十二、卑陸：今新疆昌吉回族自治州阜康市以北一帶。
二十三、烏貪訾：今新疆昌吉回族自治州瑪納斯縣、昌吉市以北一帶。
二十四、卑陸後國：今新疆昌吉回族自治州阜康市以東一帶。
二十五、單桓：今新疆昌吉回族自治州瑪納斯縣東北。
二十六、蒲類：今新疆哈密地區巴裡坤哈薩克自治縣西北。
二十七、蒲類後國：今新疆哈密地區巴裡坤哈薩克自治縣西北。
二十八、西且彌：今新疆塔城地區烏蘇市東南。
二十九、東且彌：今新疆昌吉回族自治州昌吉市以西。
三十、劫國：今新疆昌吉回族自治州呼圖壁縣東北。
三十一、狐胡：今新疆吐魯番地區吐魯番市以北。
三十二、山國：今新疆巴音郭楞蒙古自治州尉犁縣東。
三十三、車師前國：今新疆吐魯番地區吐魯番市交河故城。
三十四、車師後國：今新疆烏魯木齊市及附近地區。
三十五、車師尉都國：今新疆吐魯番地區吐魯番市東南。
三十六、車師後城國：今新疆昌吉回族自治州奇台縣周圍。

此外，還有大宛、安息、大月氏、康居、浩罕、坎巨提、吉賓、烏弋山離等十幾個西域小國，現在中亞及阿富汗、印度等國境內。

注:很多的介紹和資料都將「精絕」作為西域三十六古國之一，但我援引資料的是專門研究西域三十六古國的網站，其中並沒有「精絕國」。據記載，精絕國後來併入樓蘭，那麼樓蘭就包括了精絕，但這個解釋並不一定成立。因此精絕究竟是否包括在通常所說的西域三十六古國之內還有待確認。