大月氏究竟是什么民族，史无明文。世界各国学者曾经从不同的角度研究月氏部落的来历。月氏人西迁建立贵霜王朝以后被称为吐火罗人（Tokhar）。上个世纪末在新疆南部的焉耆和库车发现了一种以印度婆罗迷字拼写的不知名的语言。经过学者们的研究发现这种语言不属于印欧语中的印度—伊朗语，而属于印欧语西支，操这种语言的人自己称之为吐火罗语。有些语言学家根据这一点，设想这种语言就是月氏人及其近亲部落的语言。
在公元前3千纪末的巴比伦史料记载中，提到过一个民族称为Guti，其主格形式为Gutium，他们从波斯西部的山区袭击巴比伦。在汉谟拉比铭文中，也提到了巴比伦四邻的民族，其中有两个，一个称为Gutium，另一个称为Tukris。德国学者亨宁认为，这两个民族在漫长的历史岁月中逐渐向东迁移，在我国西北地区定居下来，其中Guti人在河西，发展成月氏部落，而Tukri人则占据了今新疆南部的库车和焉耆，他们后来被称为吐火罗人（参见亨宁著，徐文堪译：《历史上最初的印欧人》，刊于《西北民族研究》1992年第2辑）。
汉初以前大月氏在河西地区的居地“祁连”这个名称，古人有明确解释。《魏书·尔朱荣传》记：“秀容界有池三所，在高山之上，深不可测。相传曰祁连池，魏言天池也。”又颜师古注《汉书·武帝纪》云：“天山即祁连山也。匈奴谓天为祁连，今鲜卑语尚然。”（见《汉书·武帝纪》，天汉二年战于天山注。）“祁连”这个词即后来的突厥语和蒙古语中的tengri（天）的音译，由此可推测月氏可能与这两个民族，尤其是操突厥语的民族有关。
语言学的研究为了解上古时代中亚草原民族迁移史提供了新途径，但单纯依靠语言学研究成果还不足以揭开谜底。本世纪初以来，体质人类学家一直在对甘肃与新疆东部地区汉初以前古代墓葬中发现的人类骸骨进行分析，他们的工作使我们有可能从另一个角度来看待问题。
20世纪20年代，西方学者步达生曾详细研究过安特生收集的史前时代甘肃沙井、寺洼、辛店、马厂诸文化和仰韶文化男女人类遗骸共84具，得出结论：甘肃史前居民具有典型的东方人种特征，其体质与现代华北人有许多相似性，新石器时代的甘肃史前居民与现代华北人更为接近。甘肃史前居民的头骨与西康人也较为接近，处于现代华北人与西藏人之间（韩康信、潘其风：《关于乌孙、月氏的种属》，刊于《西域史论丛》第3辑，1990年）。50年代中国学者对甘肃齐家文化墓葬中的两具男性头骨作了研究，认为它们是蒙古人种型，与近代华北人和其他同地区新石器晚期居民的头骨也较接近（《甘肃齐家文化墓葬中头骨的初步研究》，《考古学报》第9册，1955年，第193—197页）。近年来在甘肃河西地区的玉门火烧沟遗址发掘到了早期铜器时代的墓葬，甘肃省博物馆在发掘中采集了100余具人骨，经研究认为属于蒙古人种东亚类型，没有混杂高加索人种的材料。他们很可能代表了古代羌族，而不是月氏和乌孙。
总之，迄今为止从甘肃境内的新石器时代和青铜时代以及秦汉前的古墓中出土的人骨，都毫无例外地接近东亚蒙古人种类型，没有发现西方高加索人种因素在组成秦汉以前这一地区居民成分中起过作用（韩康信、潘其风：《关于乌孙、月氏的种属》，刊于《西域史论丛》第3辑，1990年）。这个结论与西方语言学家关于月氏是原始印欧人的一支的观点是矛盾的。
月氏是第一个见诸我国古代史乘，由我国向西迁出，建国于遥远的西方的民族。月氏居于河西时与匈奴有着密切的关系。匈奴头曼单于时（约在公元前209年左右），把其子冒顿送至月氏为质，不久进攻月氏，结果冒顿盗取月氏善马逃回匈奴。月氏曾十分强大，有“控弦之士”一二十万。冒顿即位为单于后，于公元前174年前后（汉文帝初年），派右贤王领兵西征，击败月氏，杀月氏王，以其头骨制成饮器。月氏战败后，种类分散，其大部被迫逃至今伊犁河、楚河流域，打败了原居于当地的塞种人，迫使“塞王远遁”，留下的塞种部众成为月氏人的臣仆。“塞”字在古代韵书中列为入声，在中古时代以前的汉语中发音为"sek"，学者们一般都认为，塞人应当就是西方史籍所记载的Saka。月氏人大部西迁后，他们在河西地区的故地被匈奴浑邪王和休屠王部落占领。
留在河西地区的月氏人有一部分逃入祁连山，与当地的羌族杂处，后来被称为“小月氏”。汉武帝元狩二年（公元前121年）汉将霍去病击败匈奴，获取河西地，开通湟中（今青海湟水两岸），小月氏归附汉朝，移居于张掖一带，号为“义从胡”。他们在那里生活了很久，直至东汉末灵帝中平元年（184年）还见于史册（参见《后汉书·西羌传》及《后汉书·灵帝纪》）。
月氏虽在伊犁河、楚河流域立国，但其地距匈奴西部仍很近。大月氏在河西时曾与乌孙为邻。公元前174—公元前161年间，匈奴老上单于协助乌孙西击月氏，杀死月氏王。月氏无法在这里立足，只得循塞人足迹再度西迁，越天山和帕米尔西部，至妫水（Oxus，即阿姆河，今乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦与阿富汗之间的界河）流域，征服了当地的大夏人（巴克特里亚人），最终定居下来。
西汉初，许多塞人部落在月氏的压力下，越过天山向今帕米尔地区逃窜。但也有部分塞人留在原地，成为月氏的臣属。后来月氏人又败于乌孙，留在天山以北地区的塞人复成为乌孙的属民。今天中亚和新疆许多民族的血液中包含着塞人的成分。新疆北部地区的古代居民同哈萨克斯坦天山地区的塞人及高加索人种安德罗诺沃文化居民的后裔有关，而新疆南部的古代居民却与高加索人种东地中海类型有关。现代学者把近现代发现的新疆和田地区公元10世纪以前使用的文字称为“和田塞语”（Khotan Saka）。
近数十年来，哈萨克斯坦和我国新疆北部出土了许多塞种金器。这些金器一般以金箔锤锻而成，以动物造型为多。从锤锻工艺来看，塞种是有很高文化的民族。
（2）乌孙王国
乌孙是汉代连接东西方草原交通的最重要民族之一。有关乌孙的材料散见于《史记·大宛传》，这段文字与《汉书·张骞传》大致相同，互为补充。此外乌孙在《汉书》中也有传。乌孙原先也游牧于敦煌、祁连之间，与月氏为邻。那时乌孙比较弱小，常受月氏的压迫。
乌孙的首领称为“昆莫”或“昆弥”。现在所知道的最早的乌孙王称为“难兜靡”。据《汉书·张骞传》记载，约汉文帝前元三年（公元前177年），乌孙被月氏击败，难兜靡被杀（据《史记·大宛传》的说法，难兜靡为匈奴所攻杀）。乌孙战败后，难兜靡之子猎骄靡还是个婴儿，其傅父布就翎侯抱而出逃，为求食，将猎骄靡置于草中，归而见狼乳之，又见乌鸦衔肉于其侧，以为神异，持之归降匈奴，冒顿单于亦以为神异，收而养之。据冒顿单于遗汉书记载，匈奴收乌孙事在文帝四年（公元前176年）。
猎骄靡长成后，单于把乌孙部民交还给他，猎骄靡后来成为昆莫。昆莫欲报父仇，因而与匈奴右贤王部相约合攻已经西迁伊犁河流域的月氏。月氏人不能抵敌，被迫继续西迁。乌孙在猎骄靡的领导下，迅速强大起来，有“控弦之士”数万。为求民族发展，乌孙占据了原为月氏人所有的今伊犁河、楚河地区，其时约为公元前125年。没有逃走的月氏人和原先臣服于月氏的塞人都成为乌孙的臣属。这时乌孙隔金山与匈奴为邻，其西北今塔拉斯河、锡尔河下游为康居，其西为大宛，以天山与塔里木盆地周围诸绿洲国家为界。乌孙在西域定居后，实力大为增强，不再臣服于匈奴。
据史料记载，乌孙有户口12万，人口63万，军队18万，都城在赤谷，后来汉朝使臣与西域都护常至此地。按《汉书·西域传》记载，赤谷城在温宿国之北305公里。温宿即今新疆南部阿克苏之西的乌什。赤谷城当在今吉尔吉斯斯坦之伊塞克湖（热海）与纳仑河上游地区。这里土地莽平，多雨寒，山多松。乌孙人以游牧为业，随畜逐水草，兼营狩猎，不务农耕。住穹庐，食肉饮乳，与匈奴同俗。牲畜以马最为著名，富人畜马达四五千匹。汉使认为，他们民性刚恶，贪狠无信，多寇盗。
乌孙的种属不清楚，提到乌孙种族形态学的资料很少。汉代文献《焦氏易林》中描写说“乌孙氏女，深目黑丑，嗜欲不同”。据此似可认为乌孙人是肤色黑暗的民族。而唐代颜师古对《汉书·西域传》作的一个注中提到“乌孙于西域诸戎，其形最异。今之胡人青眼赤须状类弥猴者，本其种也”。按此说法，乌孙人应为赤发碧眼、浅色素之欧洲人种。这两种说法虽然不同，但均认为乌孙与汉人种属不同。
乌孙西迁前居于河西地区。迄今为止河西走廊地区出土的先秦时代人类学材料都无例外地显示出蒙古人种支系类型的特点。这说明乌孙人西迁之前，在河西地区居住的是蒙古人种集团，与史书所记乌孙人的人类学特征矛盾。与甘肃相邻的新疆东部如哈密地区发现有公元前10—公元前5世纪人类骸骨，经研究为欧洲人种。比较合理的解释是，乌孙人或许与新疆东部的古代欧洲人种有关，他们也许是从新疆进入河西的。
中外学者比较了苏联中亚地区和我国天山以北地区乌孙时代的人类学材料，认为形成乌孙部落的人类学类型的大人种基础是欧洲人种，其中有轻度蒙古人种的混杂。人类学材料还说明，乌孙人有许多类型，乌孙与天山地区塞人似为同一种民族集团（韩康信：《塞、乌孙、匈奴和突厥之种族人类学特征》，《西域研究》1992年第2期，第9—12页）。魏晋以后，乌孙人融合在铁勒、突厥诸部中。今天山地区的游牧民族如哈萨克、吉尔吉斯（柯尔克孜）都包含了乌孙的血缘，所以乌孙不能简单地直接与今天哪个民族挂上钩。有些出版物说哈萨克族是乌孙的后裔，原因是哈萨克族中有一个“乌孙”部落。其实哈萨克人中的这个“乌孙”部落来自于蒙古许兀慎部（旭申），与乌孙并无关系。
乌孙的人名留下来的很多，但至今能够复原的寥寥无几。其中值得注意的有：昆靡乌就屠之子、第二代小昆靡名“拊离”，这个名称与突厥语“狼”（bori）十分近似。唐代汉文史籍中有“附邻”可汗，或写作“步离”可汗，皆取狼之义。可汗侍卫之士也称为“附离”，华言亦狼也（杜佑：《通典》卷177。荷兰学者胡思卫（A.F.P.Hulsewe）在《汉书》西域史料译注中亦注意到这个词与bori有关。见China in Central Asia，Leiden，1979，注47）。乌孙的贵族常有翕侯的称号，与大月氏同。专家们认为，这个翕侯官称，与后来的突厥官号叶护（Yapghu）是同一个词。乌孙的王室后裔常在自己的名字后面加上一个词尾“靡”。伯希和等人认为，这个词与后来的突厥官号beg（匐、别乞、伯克）是同一个词。这应当是一个来自汉语的词，在汉语中作“伯”。后来在突厥语中变为Beg，在汉文史籍中转写为“匐”、“别乞”和“伯克”、“巴依”等。
乌孙与大月氏原先共居于敦煌、祁连之间。祁连为突厥语“天”（tengri）的音译。同时猎骄靡幼时被置于草中，受狼哺育的传说，与后来《周书·突厥传》所记突厥祖先阿史那幼时被置于草中，有牝狼以肉饲之的记载有明显的传承关系。乌孙似为一种操突厥语的部落。
（二）张骞凿空
秦汉之际，中原战乱，匈奴方强。汉朝建立后，经过100余年的休养生息，国力大为增强。汉武帝在审问匈奴降人时听说月氏与匈奴为世仇，为匈奴所败后向西逃窜，一直怨恨匈奴。汉武帝认为对付匈奴需要帮手，决定派张骞到西域去联络月氏共击匈奴。
西汉建元三年（公元前138年）张骞率匈奴人甘父和100多名随从离开长安。他们在河西地区为匈奴所获，被送到漠北匈奴单于处。单于质问张骞：“月氏与汉之间隔着匈奴，汉朝为什么要派使臣到那里？如果匈奴要派使臣到汉以南的南越，难道汉也会允许吗？”匈奴把张骞拘留起来，但未加虐待，还嫁女给他为妻，后来生了孩子。张骞虽然被俘，却不忘使命。10余年后，匈奴人对张骞的看管放松，张骞寻机从匈奴逃脱，日夜兼程，到达大宛（今费尔干那盆地）。大宛派人送他们到康居（阿姆河以北粟特之地），康居又把他们送到月氏。月氏人在大夏定居以后，觉得当地土地衍沃，物产丰富，很是满足。虽然张骞尽力劝说他们与汉朝联合共同打击匈奴，但他们却不愿意再与匈奴为敌。张骞出使没有达到目的，只得回还。在归途中，经过新疆南部，再次被匈奴所俘，但又一次逃了出来，回到长安。这次出使前后共14年。
张骞虽然没有能说服月氏与汉结盟，但却第一次给中原人带来了西域地区的可靠消息。公元前119年，汉武帝派张骞再次出使西域。汉朝非常重视这次出使，使团共配有300人，每人两匹乘骑，携牛羊数以万计，并带大量钱币、丝绸。张骞本人直接到乌孙，他派出许多副使分别前往康居、大宛、大月氏。