龟兹在焉耆西南七百里处，盛产黄金，君主姓白，国都名为伊逻卢城。唐高祖继位时，龟兹王苏伐勃駃遣使赴长安朝拜，苏伐勃駃死后，其子苏伐叠继位，号时健莫贺俟立发。
贞观四年，苏伐叠派使者向唐朝献马，唐太宗赐给玺书，并派使抚慰。后来龟兹向西突厥称臣。郭孝恪讨伐焉耆之时，龟兹王苏伐叠调兵遣将给焉耆做声援，并且从此以后不再向唐朝朝贡。
苏伐叠死后，其弟诃黎布失毕继位。贞观二十一年，诃黎布失毕两次遣使朝贡，但这恰恰激起了唐太宗对其佐助焉耆反叛的恼怒和对其两面三刀的反感，并决定派兵征讨。贞观二十一年（647年），唐太宗任命阿史那社尔为昆丘道行军大总管，契苾何力为副总管，率安西都护郭孝恪、司农卿杨弘礼、左武卫将军李海岸等，联合铁勒十三部兵十万讨伐龟兹。648年（贞观二十二年），社尔击破西突厥处月、处密二部，领兵从焉耆的西面直抵龟兹北部边境，并擒杀了在龟兹边境抵抗的焉耆王薛婆阿那支，立其弟先那准为焉耆王。龟兹为之震动，守城将士大都弃城逃走。
唐军进驻碛口后，社尔命伊州刺史韩威为前锋，又命右骁卫将军曹继叔紧随其后，进军多褐城（今新疆轮台西），龟兹王诃黎布失毕与其将领羯猎颠率五万兵马抵御。韩威佯装撤退，引得龟兹出军追赶，然后韩威与曹继叔会合，大败龟兹军。
不久，唐军攻破龟兹都城，龟兹王轻骑西逃。阿史那社尔留下郭孝恪守城，自己和沙州刺史苏海政、行军长史薛万备领精骑死追龟兹军六百里，龟兹王退保拨换城（今新疆阿克苏）。唐军连攻四十日，终于攻克拨换城，生擒龟兹王及羯猎颠。但龟兹国相那利则在夜里趁乱逃脱。
不久，那利带领西突厥援军和本国联兵数万人来攻打龟兹国都伊逻卢城，奉命留守龟兹国都的安西都护郭孝恪战死。仓部（后称户部）郎中崔义起率领士兵在城中与那利巷战，韩威、曹继叔也带军及时赶来，杀死那利兵三千余人。那利又重整旗鼓，继续攻击唐军，曹继叔以计破之，斩首八千余人。那利逃亡途中被部下擒获送往唐军军营。阿史那社尔立诃黎布失毕之弟叶护为龟兹王，勒石记功而还。此战唐军共攻破大城五座，俘获男女数万人，遣使招降附近小城七百多座，整个西域都感到害怕。
唐高宗即位后，复封诃黎布失毕为龟兹王，与那利、羯猎颠一同归国。后来，那利与龟兹王后阿史那通奸，诃黎布失毕却不能制止，于是两者相互猜忌，各有党与，互相向唐高宗告发对方，唐高宗下令把他们一起召到长安，最后囚禁了那利，派遣左领军郎将雷文成护送龟兹王诃黎布失毕回国。至龟兹东境泥师城后，龟兹大将羯猎颠却发兵拒绝接受诃黎布失毕归国之，并且暗地里派遣使者勾结西突厥的沙钵罗可汗。唐太宗下诏令左屯卫大将军杨胄发兵讨之。恰好布失毕病卒，杨胄与羯猎颠大战，擒羯猎颠及其党，尽诛之，
诃黎布失毕据泥师城自守，不敢前进，不久悒悒而终。唐高宗于是下诏命左屯卫大将军杨冑发兵擒拿羯猎颠，最后杨冑将羯猎颠杀死并其党羽一并斩除。
唐王朝立诃黎布失毕之子素稽为王，并在其地设置了龟兹都督府。此后，唐王朝又把安西都护府由西州移往龟兹，并设立龟兹镇，与于阗、碎叶（代替焉耆）、疏勒，合称为新四镇。
上元二年，素稽遣使朝贡。天授三年，龟兹王延田跌遣使来朝。
仪凤二年，吐蕃攻陷龟兹，尔后安西四镇皆没，安西都护府复迁西州。长寿元年，武威道总管王孝杰击败吐蕃，收复四镇，重新置安西都护府于龟兹，并派兵三万驻守。
开元七年，龟兹王白莫苾死，其子白孝节继位。