烏孫族屬向有數說
一、匈奴人說。此說強調烏孫人“不田作種樹，隨畜逐水草”，與匈奴人同俗，但烏孫王室始終與匈奴人保持密切的聯系，儘管有時亦兵戎相見。
二、突厥人說。主此說者有俄國突厥語學家B.B.拉德洛夫、日本學者白鳥庫吉等人。所持理由，一是烏孫人與突厥人開國始祖的傳說均與狼有關；二是烏孫人稱國王為昆莫或昆彌，王族貴人的名字多以“靡”字收尾，以及見於記錄的少數烏孫語均屬於突厥語族；三是突厥阿史那氏系烏孫人的後裔；四是烏孫人分佈的區域恰為後來突厥族興起的基地。
三、東伊朗族說。20世紀30年代以來，蘇聯一些考古學家以A.H.伯恩什坦為代表認為烏孫人很可能屬於東伊朗族。特別是從50年代起，蘇聯考古學界有更多的學者認為烏孫人是東伊朗族塞人（即中國史籍中的塞種人，亦稱塞人）的一支，塞卡文化與烏孫文化是一種文化的兩個階段。烏孫人於西漢初期至南北朝初期遊牧於天山以北伊塞克湖南岸至伊黎河流域一帶，國都赤穀城位於伊塞克湖南岸，另說在納林河畔。
烏孫人的種屬不清楚，提到烏孫人種族形態學的資料很少。唐代顏師古對《漢書·西域傳》作的一個注中提到“烏孫於西域諸戎，其形最异，今之胡人青眼赤須狀類彌猴者，本其種也”。按此說法，烏孫人應為赤發碧眼、淺色素之歐洲人種。
烏孫人西遷前居於河西地區。迄今為止河西走廊地區出土的先秦時代人類學資料都無例外地顯示出蒙古人種支系類型的特點。這說明烏孫人西遷之前.在河西地區居住的是蒙古人種集團，與史書所記烏·孫人的人類學特徵衝突。與甘肅相鄰的新疆東部如哈密地區發現有西元前10～西元前5世紀人類骸骨，經研究為歐羅巴人種。比較合理的解釋是，烏孫人或許與新疆東部的古代歐羅巴人種有關，他們也許是從新疆進入河西的。
中外學者比較了蘇聯中亞地區和我國天山以北地區烏孫時代的人類學資料，認為形成烏孫民族的人類學類型的大人種基礎是歐羅巴人種。人類學資料還說明，烏孫人有許多類型，烏孫人與天山地區塞人似為同一種民族集團。烏孫人不能簡單地直接與今天哪個民族掛上鉤。
遊牧民族
西元前2世紀初葉，烏孫與月氏均在今甘肅境內敦煌祁連間遊牧，北鄰匈奴。烏孫王難兜靡被月氏攻殺（據《漢書張騫傳》），他的兒子獵驕靡剛剛誕生，由匈奴冒頓單于（西元前209～前174在位）收養成人，後來得以復興故國。西元前177～前176年間，冒頓單于進攻月氏。月氏戰敗西遷（西遷時間另有兩說：一說為西元前3世紀末；一說為西元前174～前161匈奴老上單于時），至伊黎河流域，趕走久在當地遊牧的塞人。後老上單于與烏孫昆莫獵驕靡合力進擊遷往伊黎河流域的月氏，月氏不敵，遂步塞人後塵亦南遷大夏境內（另說約在西元前139～前129年間），遷至伊黎河流域與留下來的塞人、月氏人一道遊牧。
烏孫昆莫獵驕靡感念匈奴單于救護自己的恩德，卻又不願長此蜷伏於匈奴肘腋之下，囙此當張騫奉漢武帝命前來向他建議返回敦煌祁連間故地，以便與漢朝共同對付匈奴的時候，他曾堅決謝絕，可是在他瞭解到漢朝國富兵強以後，又願與漢朝聯姻，得藉漢朝以自重。漢武帝元封年間（西元前110～前105）以宗室劉建之女細君為公主下嫁昆莫，贈送甚豐。匈奴聽到烏孫與漢朝聯姻以後，亦遣女與昆莫成婚。昆莫以細君為右夫人，以匈奴女為左夫人。匈奴尚左。昆莫左胡婦而右細君，顯然是因為他仍畏懼匈奴的緣故。烏孫族有這樣的習俗：婦女可以改嫁丈夫的兄弟、子孫或其它親屬。細君為人懦弱，年事已高的昆莫出於善意，勸她改嫁他的孫子軍須靡。細君上書請示漢朝皇帝，漢廷為了實現與烏孫合力對付匈奴，命其遵照烏孫習俗行事。細君與軍須靡成婚後，生一女，不久病逝。漢又遣楚王劉戊之孫女解憂與軍須靡成婚。解憂公主生性潑辣，决意為完成漢與烏孫合力制服匈奴的使命效力。昆莫死，軍須靡立。軍須靡繼位以前也娶過一比特匈奴女，生子泥靡尚幼，而軍須靡病危，遺囑由其叔父之子翁歸靡攝政，等到泥靡年長立為昆彌。翁歸靡攝政後，號肥王，解憂又與肥王成婚，生有三子二女，長子名元貴靡。
大敗匈奴
漢武帝元狩二、三年間（西元前121～前120），漢驃騎將軍霍去病在隴西一帶大破匈奴，匈奴渾邪王投降，隴西地空。前121～前111年間，漢武帝在隴西設定了酒泉、武威、張掖、敦煌四郡。與此同時，烏孫的領土也向東擴張到今新疆呼圖壁河流域。在漢朝與烏孫步步進逼的情况下，匈奴聯合車師後國先向烏孫進攻。漢宣帝本始二年（西元前72），因解憂公主與昆彌翁歸靡遣使上書，熱望漢朝出兵以救烏孫。漢發兵15萬騎，由五位將軍率領分道並出，並遣校尉常惠持節助烏孫作戰。至本始三年（西元前71）常惠與烏孫兵大敗匈奴，同年冬季，匈奴單于自率數萬騎兵進攻烏孫。遇到天降大雪，一日深丈餘，人、畜生還者不及十分之一。西元前70～前69年，丁零、烏桓、烏孫乘機由北、東、西三面進攻匈奴，匈奴人民死亡十分之三，畜產損失二分之一，從此大見衰弱，屬國瓦解。漢武帝派張騫聯合烏孫“斷匈奴右臂”的計畫經過整整半個世紀的經營，終獲成功。烏孫昆彌翁歸靡深感漢恩，擬立漢外孫元貴靡為嗣，並希望他也能娶一比特漢公主為夫人。漢宣帝選定名為少主的一比特公主往配元貴靡。
婚事作罷
西元前60年，烏孫昆彌翁歸靡死。常惠送少主行抵敦煌，聽到昆彌翁歸靡已死，烏孫貴人立軍須靡之子泥靡為昆彌，號狂王。宣帝得知後，召還少主，婚事作罷。解憂公主又與狂王成婚，生一男名鴟靡。解憂公主與狂王不和，這時候烏孫貴人也分為親漢與親匈奴兩派。解憂公主謀殺狂王不遂。兩派勢將干戈相見，狂王之子將公主和漢使圍於赤穀城中數月。西域都護鄭吉發諸國兵援公主。翁歸靡與匈奴婦所生子烏就屠襲殺狂王自立為昆彌。
甘露元年（西元前53），宣帝征解憂公主侍者馮嫽問狀，複遣馮嫽持節回烏孫，詔立解憂公主子元貴靡為大昆彌；烏就屠為小昆彌，並遣常惠率軍屯赤穀，為大小昆彌劃分人民與地界：大昆彌得戶6萬餘，小昆彌得4萬餘。沒過多久，大昆彌元貴靡與其同母弟鴟靡皆病死，這時解憂公主行年七十，上書漢朝皇帝“願得歸骸骨葬漢地”。漢宣帝甘露三年（西元前51）冬，她帶著孫男孫女三人回到了長安，於黃龍元年（西元前49）去世。
分疆而治
從西元前53年起，烏孫有了大小昆彌兩個王統，分疆而治。二者都是內訌迭起、變亂叢生。終前漢之世，漢朝皇帝和西域都護盡力設法為烏孫排難解紛。《漢書·西域傳》總結這一情況說，從烏孫分立兩昆彌後，“漢用憂勞，且無寧歲”。明帝永平十七年（西元74）與章帝建初八年（西元83），烏孫仍有大小昆彌之分。和帝永元三年（西元91），匈奴北單于為漢左校尉耿夔所破，逃至烏孫，可見在後漢時期，烏孫仍與匈奴時有聯系。
西元5世紀初，烏孫因蠕蠕（柔然汗國）入侵，西遷蔥嶺山中，不久為之所滅。但烏孫西遷時，也有一部分人留居當地。