1871年7月，沙俄利用由于阿古柏侵略所造成的新疆的混乱状态，借口“安定边境秩序”，悍然派兵侵占伊犁地区，屠杀中国人民，实行殖民统治。沙俄侵占了伊犁，对清政府说是“代收”。清政府多次向沙俄交涉归还伊犁，均无结果。
1875年，清政府决定派左宗棠率兵进入新疆，击退阿古柏匪帮，加强新疆的边防，然后索还伊犁。清军进入新疆后，先后收复了乌鲁木齐等重镇和南部边疆地区。在军事胜利的基础上，清政府再次要沙俄归还伊犁。当时沙俄提出必须取得中国内地的通商权利，并割据中国帖克斯河流域和伊犁以西的土地，才能交出伊犁。
1879年，清政府派出的崇厚在沙俄威胁下，擅自签订了《里瓦吉亚条约》及《陆路通商章程》。条约名义上把伊犁归还中国，但却将伊犁南境的帖克斯河流域和西境霍尔果斯河以西的大片领土割让给沙俄，这样，使伊犁成为孤城。而且，这个条约还规定：将喀什噶尔及塔尔巴台两处的双方边界作有利于沙俄的修改，以及赔偿军费、免税贸易、增辟通商线路和增设领事等。消息传来，全国舆论大哗，纷纷要求改约，清政府一方面迫于舆论压力，另一方面感到丧权太多，于是拒绝批准这个条约。1880年清政府派驻英公使曾纪泽出使俄国交涉改约。沙俄为了使其就范，在我国东北和西北边境集结了大量兵力，并增调海军在中国海面示威，对曾纪泽进行外交恫吓，还一再以中止谈判、发动战争相威胁。
1881年2月24日，曾纪泽在沙俄的逼迫下，签订了中俄《伊犁条约》及《改订陆路通商章程》，代替崇厚签订的条约、章程。根据这两个条约，中国虽然收回伊犁和不再割让帖克斯河流域，但霍尔果斯河以西地区却被沙俄占去；对俄赔款增至900万卢布（合银500多万两）；沙俄在嘉峪关、吐鲁番增设领事；俄商在天山南、北两路各城贸易“暂不纳税”，在蒙古免税贸易，俄货由陆路运至嘉峪关者，照天津办法减税三分之一；伊犁居民“或愿迁居俄国入俄国籍者，均听其便”，（沙俄侵略者利用这一条款，自1881—1884年掳去中国边民10万多人）。此外，条约还规定：“自奎峒山过黑伊尔特计河至萨乌尔领画一直线，由分界大臣就此直线与旧界之间酌定新界”。
据此，沙俄又逼迫清政府于1882—1884年订立了《伊犁界约》、《喀什噶尔界约》等5个条约，分段重新勘定了中俄西段边界。沙俄通过中俄《伊犁条约》和5个勘界议定书，又吞并了我国西部7万多平方公里的领土。