在科学技术方面，印刷术很快从内地传到吐蕃。公哥朵儿只的祖父葛德衮布在元世祖时曾七次去内地，回藏后在搽里八设立了印刷场。据称，《红史》所利用的汉译资料即是在1325 年由亦邻真乞剌思刻印的。可惜至今未有实物加以证明。医学是五明之一，为高僧必习之学问，萨班即通晓医术，并以高超技艺为阔端治愈痼疾，而获尊信。《萨斯迦世系史》记其善知诸医之术，对于日常用药和定时用药之仪轨、病之法相、相面、盘诘，触病观察及药剂学均有研究，其术犹如药王。布思端本人也精于医术，且撰医学著作。元代的贡品中有广木香、牛黄、胭脂红、茜草等药材，是当时吐蕃人对药物已有较深入认识的证明。元代吐蕃的天文历算也较前有所发展，开始出现了自己的关于时轮历的著作，有数百种之多。他们还吸收了以寅月为正月的纪月法，称为“蒙古月”，后来又吸收了汉历的二十四节气等。让回多吉（1284—1339）和布思端都有论述时轮历的专著。

　　第四节畏兀儿族畏兀（吾）儿人的主体是唐代回鹘人的后代。回鹘人原居于漠北，回鹘汗国时代，已有一些回鹘部落迁居到今天山以北和河西一带。公元840 年，回鹘汗国灭于黠戛斯，大批回鹘人和其他铁勒部民自漠北逃至西域，其中有一支迁居到今天山东段南北地区，宋辽金时代的汉文史料称之为高昌回鹘或西州回鹘，这就是后来畏兀儿人的前身，在元代以前的穆斯林史料中，他们又被称为“九姓”（Toghuzghuz）。哈迷里人在元代不属于畏兀儿，自成一个系统。今新疆南部塔里木盆地周围绿洲地区的居民也不被视为畏兀儿人，元人像称呼哈迷里人一样，根据其所出地称呼之，如斡端人、龟兹人等。金灭辽后，辽宗室耶律大石率部迁中亚，建立西辽，畏兀儿成为其属部。畏兀儿的贵族大臣除了袭用本部头衔外，还接受西辽封号，以为荣耀。畏兀儿文化对西辽有相当影响，西辽末帝直鲁古曾召畏兀儿唆里迷城人哈剌亦赤北鲁为诸皇子之师。西辽属部乃蛮人延请畏兀儿人塔塔统阿为乃蛮王主持文书记事，并掌印玺钱谷诸事。

　　直鲁古统治末年，畏兀儿亦都护月仙帖木儿死去，其子巴而术·阿而忒·的斤年幼，西辽命太师僧少监至其国，驻于火州城。1206 年，成吉思汗建蒙古国，巴而术·阿而忒·的斤亦都护杀少监叛西辽。事成后遣使成吉思汗表示降服。不久，蔑儿乞残部脱脱诸子逃入畏兀儿境，巴而术派兵将之驱走，并遣使报告蒙古宫廷。1211 年，巴而术应召携贡物至漠北，成吉思汗使与诸皇子齿，列第五，并许嫁以皇女也立安敦。畏兀儿成为蒙古属部后，除了亦都护应岁时进贡珍宝方物、遣贵族弟子入质以外，成吉思汗还在畏兀儿的一些城市设置达鲁花赤，直接管辖。

　　十三世纪以前，蒙古人文化较为落后，畏兀儿知识分子遂成为他们的老师。成吉思汗曾命令诸皇子就学于畏兀儿学者哈剌亦哈赤北鲁。畏兀儿因很早就主动依附蒙古，所以有元一代，畏兀儿人的地位很高。

　　元定宗贵由死后，成吉思汗家族内部在确定皇位继承人问题上产生尖锐分歧。蒙古亲贵之间的这场皇位之争也延及畏兀儿贵族之中。失烈门等人派八剌必阇赤（Bala Bitikchi）与撒连地联络，引诱撒连地参加他们反对蒙哥即位的叛乱。撒连地等人的密谋被泄露出去。宪宗即位后下令处死撒连地，其弟斡根赤（Ogench，即玉古伦赤）受命承继亦都护之号。

　　蒙哥死后，拖雷家族内爆发阿里不哥与忽必烈争位的内讧。中统元年，河西阿里不哥之军战败后，于同年冬十月自沙州赴伊州（哈迷里），入畏兀儿境抵别失八里。哈剌不华军在北庭仅驻守三月，次年三月，又向西行至昌八里城。四月至仰吉八里西马纳思河，离畏兀儿境，沿马纳思河谷而下行一月，五月乃至贵由封地叶密里城。忽必烈于河西大败阿里不哥军后，很快亦踵哈剌不华之迹，将势力伸入畏兀儿地。

　　阿里不哥之乱平定后，朝廷对畏兀儿地的政治统治也渐渐恢复，至元三年，忽必烈命死去的的马木剌的斤之子火赤哈儿的斤为亦都护，统治畏兀儿地。阿里不哥之后，海都成为威胁朝廷在西北统治的主要势力。尽管元廷采取了许多措施，海都等叛王还是迅速把战火烧迸畏兀儿地区，火赤哈儿亦都护被迫放弃别失八里。此后亦都护家族的统治再也没有回到北庭，畏兀儿地区变成了元朝和西北叛王争夺的场所。

　　至元十二年（1275）①都哇及其弟卜思巴（即上文提到的不思麻）率大军进围火州，在此之前，他们击败了阿只吉、奥鲁只等统领的军队。都哇军围城六月，城中食且尽。亦都护不得已献出女儿也立亦黑迷失别吉，换取都哇退兵。战后火赤哈儿亦都护入朝，世祖妻以定宗女巴巴哈儿公主，又赐钞12 万锭，并以火赤哈儿保卫火州城的事例教训诸皇子。由于别失八里已陷敌，火州城安全受到威胁，火赤哈儿只得再度东迁，移居哈迷里。不久西北叛王兵突至，猝不及防，火赤哈儿战死。

　　灭宋后，元廷腾出手来对付西北叛王，大批蒙古军、汉军、探马赤军进入西北。别失八里及其周邻地区又归入朝廷手中。自至元十七年开始，戍守别失八里的是都元帅綦公直。他在那里建立与太和岭相连接的驿站30 个，并设置冶场，鼓铸农器，使军士屯田。就在元军事力量涌入畏兀儿境的同时，元廷开始在这里建立了直接统治，至元十五年，在畏兀儿地设立提刑按察司，次年又命畏兀界内计亩收税。至元十七年再于其地设交钞提举司，不久改畏兀儿断事官为北庭都护府。