佛教自印度越蔥嶺經疏勒傳人龜茲的時間，據阿育王遂太子的有關經卷記載，是公元前三世紀的事。但史學家多認為這是佛教徒編造的故事，不可取信，而以公元一世紀稍前傳人龜茲比較符合實際。東漢末，龜茲就作為一個獨立的邦國進入佛教文化時期；三世紀時龜茲佛教已很繁榮，到四世紀以後佛教在龜茲達到輝煌的頂峰。
龜茲是西域36國中地域遼闊、經濟繁榮、農業發達的大國，又雄踞於絲綢之路北道的十字路口，所以商業貿易十分興旺，這就給佛教的傳播提供了足夠的物質條件。
文獻記載龜茲“俗有城郭，其城三重，中有佛塔廟千所”，“寺甚多，修飾至麗，王宮雕鏤立佛像，與寺無異”。當時龜茲佛寺林立，連王宮都如同廟宇，僧尼多達萬人。這裏還聚集了塔裏木河流域諸國王族子女，受戒學法。才俊雲至，高僧輩出，龜茲成為當時西域著名的佛教中心。因傳人渠道不同，龜茲奉行的是小乘佛教。
不僅如此，龜茲僧侶還效法印度大造石窟寺，在峰巒岩壁、幽穀溝壑，開鑿了數百處洞窟，樓宇高居，重閣層台，佛陀菩薩金身彩繪，壁畫圖飾滿牆生輝。龜茲石窟群的規模布局，儼然一派印度阿旃陀石窟的風範。僧眾修行離不開石窟寺，開鑿寺窟又離不開山林河穀，龜茲石窟群依山水而建，是因為佛陀本人非常重視山水草木，因為它具有鎮靜心靈和使心靈明亮的價值。據說他每次講完法，都讓弟子們去山水林木間冥想靜修。
龜茲建造的石窟寺，是塔裏木河流域數量最多、規模最大、佛教藝術最集中、文化水準最高超的佛教建築群。
還有鄯善國，包括樓蘭、尼雅等羅布泊周圍地區是中原和西域交通的咽喉，佛教在這裏的傳播與其它地方不同，帶著一些傳奇和神秘色彩，因而格外引人注目。
公元二世紀末葉，印度貴霜王朝發生內亂，大批流亡者來到羅布泊一帶，這些移民使用一種流行於印度的怯盧文，一度成為與漢文並用的鄯善王國的官方語言。這些貴霜王朝的移民來到羅布泊地區時，也同時把原本的佛教和佛教藝術帶了進來。
他們帶來的佛教藝術是犍陀羅藝術的直傳，因而呈現出鮮明的希臘、羅馬風格。
鄯善一帶的佛教，一開始就帶有佛教源頭所特有的西方色彩，“帶翼天使”也飛到了鄯善。
三世紀時鄯善的佛教已相當盛行，印度式佛寺佛塔佛像佛畫遍布羅布泊一帶地區，成為該地佛教的主流。當時使用的佛經抄本，記載佛僧事務的文字，大都是怯盧文。
曹魏以來怯盧文在鄯善就很流行，當時用怯盧文記載了大量佛事活動，例如其中有一篇這樣的記載：
“任何人參加迦諾達摩浴佛儀式，都會變得耳聰目明，身體強健，心地善良。任何人參加浴佛儀式，都不會生瘡和長疥癬，體質潔白芬芳。任何人參加浴佛儀式，都會變得目大眼明，手足呈金色，容光煥發。”
“我獻身於伽藍，獻身於如來之佛法及最好之善行，由於汙穢的消除，使它們心地安靜，而受到佛禮的保護。”
“一切從地獄之底超生於天堂的人，由於進入如來佛國之界土而解脫生死輪回。”
“願世間時時刻刻祈禱豐衣足食，願奉獻之主帝釋天增多麗水；願五穀豐登，王道昌盛，願你在諸佛法下得到永生。”
這篇怯盧文的寶貴記載，生動地揭示了當時鄯善盛行佛教的風貌。法顯於公元399年到達鄯善時，還見到“其國王奉法，可有四千餘僧，悉小乘學。諸國俗人及沙門盡行天竺法……唯國國胡語不同，然出家人皆習天竺書、天竺語”。當時鄯善流行小乘佛教，經典和使用語言文字，均為古印度文，這時羅布泊一帶的佛教，還處於非常活躍的時期。
自陽關進入西域的第一站鄯善，就是一片香火繚繞、佛光沐浴的天地。從鄯善由南道到達塔裏木河源頭的於闐國，更是一派祥雲籠罩的佛國仙界。如從鄯善經北道至塔裏木河中遊的龜茲國，則更是法輪常轉、鍾鼓齊鳴的佛界勝境。以塔裏木河流域鄯善、龜茲、於闐這三個西域佛教中心，連接起大大小小三十多個信奉佛教的城邦之國，就使整個西域大地奏起誦經聲和法號聲交響的夢幻般的、響徹塔裏木河兩岸的佛曲樂章。