唐玄宗即位以前，边防危机十分严重。万岁通天元年（696），契丹奴隶主李尽忠元代钱选绘《杨贵妃上马图》利用民族矛盾，煽动其部众“举兵反”，并且攻陷了营州。接着，营州都督府管辖的连昌、师、鲜、沃、慎、瑞、信、黎、宾、夷宾、宾从等州也相继失守。因此，公元696年以后，这十二州的政府被迫迁到青、幽、宋、徐等州。武则天派王孝杰等组织反击，结果大败，几乎全军覆没，大将王孝杰阵亡。从此以后，契丹贵族经常利用他们占据辽西的有利地位，疯狂掠夺内地，残害北方人民。
至于玉门以西，公元692年王孝杰虽然收复了安西四镇，但在11年以后（703），突骑施奴隶主贵族乌质勒又攻陷了四镇之一的碎叶镇，并“徙其牙帐居之”，从此“安西道绝”。乌质勒掌握14万武装，接着又向北庭都护府进攻，并强占了庭州西部一些地方（《通鉴》卷二○七）。这不仅破坏了国家的统一，同时也堵塞了“丝绸之路”，使唐朝对外贸易受了严重影响。
碎叶和庭州失守时，武则天已经80岁了，已无法解决西域问题。武则天死后，在中宗、睿宗执政年代，不仅政治腐败，而且宫廷内部夺权斗争非常激烈，他们不想也不可能收复碎叶。这个担子，历史地落在唐玄宗的肩上。
在北方边区，从唐初战败突厥奴隶主贵族以后，便统一了大漠南北，设置单于、安北（燕然）都护府，分别管辖长城内外到贝加尔湖的广大区域。此后，长城以北保持数十年的相对安定局面。但是，到了7世纪末叶，唐朝北方门户云州（今山西大同市）被突厥攻陷 （《旧唐书》《地理志》）。从此长城以南已无险可守。公元683年，突厥进攻蔚州（今河北蔚县）、定州（今河北定县）。由于长城以北大片领土失守，公元685年，唐政府把安北都护府临时侨置同城（《通鉴》卷二○三），一直到开元初年。
从上述情况看来，到玄宗即位时期，西域的碎叶、庭州，北方的云州以北，以及辽西十二州，都已被突厥、契丹奴隶主贵族占领，陇右及河北人民经常惨遭劫掠和屠杀。唐朝全国统一的局面被破坏了。
唐玄宗执政以后，为彻底解决边区问题，采取了以下两项措施：
（一）整顿军旅。首先，他颁布《练兵诏》，敕令“西北军镇宜加兵数，先以侧近兵充，并精加简择，其老考等色，所司具以条例奏闻。战兵别简为队伍，专令教练，不得辄有役使。”不仅颁布诏令，而且还派兵部侍郎裴漼、太常少卿姜皎，往军州督促检查该诏令执行情况。
另一方面，7世纪末年，军马“潜耗太半”，玄宗即位时，只剩24万匹。为了加强军马的保养和繁殖工作，他任命太仆卿王毛仲为内外闲厩使，提高了工作效率。到开元十三年（725），军马增至43万余匹，“牛羊称是”。
（二）扩大屯田区，认真解决军粮问题。从中宗到开元初年，军费开支庞大，假若把全部经费都加在农民身上，不仅会引起阶级矛盾的激化，而且运输也有困难。于是唐玄宗敕令在西北万里的边防线上及黄河以北部分地区，设置庞大的屯田区。
在备战的基础上，玄宗开始收复失地，巩固边区安全，特别是致力于维护“丝绸之路”的畅通。开元五年（717），唐把沦陷17年的营州等十三州全部收复。玄宗派宋庆礼任都督，重建营州防务，开屯田120区。同时，长城以北的拔也古、同罗、回纥等也宣布取消割据称号，与唐政府合作。于是，重新恢复了安北都护府，统一了长城以北（《通鉴》卷二百一十一）。
解决西域问题分为两个阶段进行。第一阶段是开元二十七年（739），唐玄宗派碛西节度使盖嘉运打败了突骑施，擒其可汗吐火仙，收复了碎叶，从而使沦陷37年的碎叶镇又重新回归唐朝。
第二阶段是击败吐蕃、小勃律，重新打通“丝绸之路”的门户。在开元初年，西域小勃律（克什米尔以北）可汗曾到唐朝请降，唐政府在他们那里置绥远军。天宝六载（747），小勃律王娶吐蕃王女，因附于吐蕃。唐玄宗派安西副都护高仙芝打败了吐蕃，俘虏小勃律王和公主，遣送长安。这一战争胜利以后，“拂菻、大食诸胡七十二国皆震恐，咸归附” （《新唐书·西域传》）。唐朝重新打通“丝绸之路”，不仅维护了国家的安全，而且有利于东西方经济文化的交流。