据汉文史料记载，公元前3世纪末，在我国北部和西北部的广大草原地区，分布着许多阿尔泰语系的游牧部落，均属于匈奴（hhun）联盟。所以，也可以说匈奴人是裕固人的远祖。汉、三国时期，回鹘的祖先“丁零”的一部分脱离蒙古高原的匈奴帝国中心，游牧于今河西走廊一带（即今酒泉、武威、黑河下游一带），为后来的回鹘人入居河西开了先河。匈奴主体西迁欧洲后，蒙古高原及中亚各游放人由柔然（awar）汗国统治，柔然人操古代蒙古语。后来，柔然人西迁欧洲后。这一地区由和回鹘人同一种族的突厥汗国统治。至唐初，部分铁勒人又东迁河西，唐朝将其安置于甘州(张掖)和凉州(武威)，后来成为河西回鹘的组成部分。
公元6世纪末，铁勒系的袁纥与卜骨、同罗、拔野古等诸部落逐渐联合形成一个以袁纥为核心的部落联盟，史称“外九部”，号称“回纥”，“俟斤”为最高首领。回纥部又分为9个氏族，回纥酋长就产生于“九姓”中的药罗葛氏。均属于突厥汗国。唐高宗永隆中年（公元680年），漠北回纥首领——药罗葛氏独解支，脱离在蒙古高原的突厥汗国中心，将其都督亲属及征战有功者徙于甘（今张掖）、凉（今武威）二州，这一部分人可能成为后来的药罗葛氏（宋朝译作“夜落纥”）建立的甘州回纥汗国的民众。
到唐武后时期，回纥的一部分迁往河西一带游牧，作为甘州回纥的先驱。公元8世纪末，突厥汗国发生内乱，回纥等部脱离突厥汗国独立，并于唐玄宗天宝三年（公元744年），回纥首领骨力裴罗建立回纥汗国，称“骨咄禄毗伽阙可汗”。9世纪中叶，漠北回鹘汗国为黠戛斯和唐朝南北进攻下崩溃，黠戛斯是今柯尔克孜（或译吉尔吉斯）人的远祖。回鹘各部四散，大部分西迁中亚。其中一支投奔河西走廊及祁连山一带，受制于当地势力强大的吐蕃人，史称“河西回鹘”。后来的裕固族的形成可能受河西回鹘的影响。
大约在唐昭宗乾宁年间后，唐哀帝天佑年间以前（公元892年至904年），即9世纪末、10世纪初，河西地区的回鹘人建立了甘州回鹘汗国。《新五代史》有载：“当五代之际，有居甘州、西州者尝见中国，而甘州回鹘数至。”到此，河西回鹘汗国于唐末五代乱世之时，汇聚散处河西地区的各部回鹘，形成河西回鹘汗国，在特定的历史条件下发展壮大，渐渐形成了一些区别于其他回鹘集团的文化特征。这对于后来裕固族的出现具有特殊的历史意义。11世纪初叶，甘州回鹘汗国为西夏李元昊所灭，甘州回鹘各部四散奔离。据记载，其中一部分包括甘州回鹘可汗“夜落隔”的后裔，退出沙州以南，仍过着回鹘传统的游牧生活，这支甘州回鹘余部就是被当时中原史料中称作“黄头回纥”的回鹘人，当时主要游牧于沙州（今敦煌）以南，柴达木盆地以北，西到今罗布泊、若羌一带，同当时于阗国东的城市约昌城（今新疆且末县城西南约15公里处）相毗连。地跨今河西走廊之西南、青海省的西北部和新疆塔里木盆地之东南。据《宋史·于阗传》载：宋神宗元丰四年（公元1081年），于阗黑汗王遣部领阿辛上表，神宗曾问其所经沿途情况，使者答曰：“去国四年，道涂居其半，历黄头回纥、清唐、惟惧契丹抄掠耳。”这里的“黄头回纥”就是裕固族的祖先之一。
13世纪初，蒙古西征。据《元史·速不台传》载：“帝命（速不台）度大碛以往。丙戍（公元1226年），攻下撒里畏吾儿特（勤）、赤闵等部。”即攻下沙州回鹘、黄头回纥牧地。《柏朗嘉宾蒙古行纪》亦载：“成吉思汗征服了畏吾儿人后，再从那里兴师，他又发大兵进攻撒里畏吾儿人地区”。居住在今甘肃、新疆和青海交界一带地区。此后，元代把操突厥语的撒里畏吾儿纳入统治范围之内，属甘肃行省，当时甘肃行省首府在甘州（今张掖）。
蒙古及其后的元朝中央政府,都曾不断派兵镇守撒里畏吾儿地区,镇守时间最长、影响最大的是被元朝政府封为武威西宁王、后进封为豳王的出伯及其子孙。出伯是成吉思汗的五世孙，也就是成吉思汗的次子察合台的玄孙，其父是阿鲁浑。出伯本是察合台汗国的宗王，后来在突厥斯坦及河中地区（今中亚五国一带）和窝阔台汗国的海都的战争中失势后，投靠了大都（今北京）的忽必烈政府──他的堂兄弟们，于元朝初年以“诸王”之衔戍守西疆，辖撒里畏吾儿地区，并很快在抵御他的另一部分堂兄弟海都、都哇等人的战争中崭露头角。于公元1304年“以积年防边功，封诸王出伯为武威西宁王”。后“进封为豳王”，出伯死后，其子孙一袭武威西宁王衔，一袭豳王衔。系武威西宁王衔者，成为后来的撒里畏吾儿的组成部分，构成裕固族两大源流支系之一，即古代蒙古支系。
综观上述可以看到，从河西回鹘到沙州回鹘、黄头回纥，历经三个世纪，这支操突厥语的回鹘人在特定的历史条件下，在文化特质方面不断吸收新的资源，同天山南北、黄河流域的回鹘人日渐分离，但始终只是回鹘的一个分支，而不是一个新的民族共同体。因此，河西回鹘只是裕固族的先祖之一。13世纪，沙州回鹘、黄头回鹘归属蒙古帝国的统治，蒙古人使这个古老的回鹘群体发生了质变，一个既不同于蒙古的新的民族群体正在孕育之中，也就是说，以古代回鹘汗室氏族药罗葛（夜落纥）为首的一支古回鹘人，同蒙古成吉思汗黄金家族的出伯子孙为首的一支古蒙古人相互融合。起源于同一个蒙古高原，并且同属于阿尔泰语系的突厥回鹘人和蒙古人共同孕育着一个新的民族群体，一个不同于13世纪的撒里畏吾儿人----今日裕固人的前身。