安西都护府的设立，如同在大宋西陲竖起了一道坚实的藩篱，但吴玠深知，西域地广人稀，部族复杂，且西有金帐汗国虎视，北有蒙古残部流窜，非有重兵不足以镇抚。
光启三年九月下旬， 在率主力北上漠北之前，吴玠对西域防务进行了最后一次全面部署。
他在怛罗斯召集刘子羽、杨政、高昌郡王毕勒哥、高昌世子亦都护等军政要员，定下了“驻兵五万，分镇要地，互为犄角，控扼西域”的方略。
“西域纵横数千里，若兵力分散，则处处薄弱；若集中一处，则鞭长莫及。”
吴玠指着巨大的西域舆图，对众人道，“本帅意，留兵五万，分驻四大镇，以点控面，以线连片。”
一、 碎叶镇（驻兵一万五千）
治所：碎叶城（今托克马克）。
都统制：杨政（兼）。
防区： 东起热海（伊塞克湖），西至怛罗斯，北抵楚河流域，南接天山。
兵力构成： 宋军步骑一万（含炮军一营），安西义从骑军五千。
战略任务： 屏卫安西都护府治所怛罗斯，控扼丝绸之路北道，监视金帐汗国东南边境，防范蒙古残部自阿尔泰山南窜。
二、 于阗镇（驻兵一万）
治所：于阗城（今和田）。
都统制：曲端（原西军宿将，随吴玠西征）。
防区： 塔里木盆地南缘，于阗、且末、若羌等地。
兵力构成： 宋军步卒六千，吐蕃、回鹘义从军四千。
战略任务： 镇抚南道诸国，守护昆仑山北麓商路，防备吐蕃诸部北上，确保河西走廊与西域南线的联系。
三、 龟兹镇（驻兵一万五千）
治所：龟兹城（今库车）。
都统制：王德（原八字军将领）。
防区： 塔里木盆地北缘，龟兹、焉耆、疏勒等地。
兵力构成： 宋军步骑一万，高昌军五千。
战略任务： 控扼丝绸之路中道，镇守天山南麓膏腴之地，作为碎叶镇的后援基地，随时策应各方。
四、 高昌镇（驻兵一万）
治所：高昌城（今吐鲁番）。
都统制：高昌郡王毕勒哥（兼）。
防区： 东至伊州（哈密），西接龟兹，北抵天山北麓牧场。
兵力构成： 高昌回鹘军七千，宋军步卒三千（负责训练、监军）。
战略任务： 作为西域东部门户，连接河西走廊，保障大军粮道，并负责天山北麓别失八里等地的防务。
“此四镇，共计精兵五万。”吴玠环视众将，神色严峻，“碎叶为锋，龟兹、于阗为两翼，高昌为根。四镇之间，设立烽燧、驿站，十里一墩，三十里一驿，遇警则举火为号，一日之内，援军可至。”
“此外，”吴玠补充道，“于怛罗斯设立‘西域军器监’， 招募中原工匠，就地打造兵器、甲胄，修理火器， 以减轻中原转运之劳。并设立‘西域马场’， 于热海畔、天山北麓，蓄养战马， 期以三年，实现战马自给。”
“末将等必竭尽全力，镇守西域，不负大帅重托！”众将齐声领命。
十月初一，吴玠率宋军主力两万五千，及高昌“鹰师”五千，自怛罗斯誓师北上，踏上了远征漠北的征程。
留在西域的五万大军，如同五万颗钢钉，牢牢地钉在了这片广袤的土地上。他们不仅是一支军事力量，更是一支建设大军。
在接下来的岁月里，这五万将士，一手持戈，一手扶犁，修城池， 挖水渠， 垦荒地，通商路， 兴学校，将西域这片曾经的化外之地，逐渐变成了大宋稳固的西疆，也为后世留下了“十万大军屯西域，汉家威仪震八荒”的千古佳话。
