裕固族的历史渊源可以追溯到古代的回纥部落。回纥这个名字来源于突厥语，意味着团结与联合。在公元745年，回纥建立了汗国，其版图覆盖了从贝加尔湖南侧、阴山北侧、兴安岭西侧和阿尔泰山东侧的大片蒙古草原地区。百余年的时间里，这些草原上的游牧部落逐渐聚集在回纥部下，形成了一個統一的民族——名为“回纥”的古代民族。
在这段时期内，汗国每位可汗都接受唐朝册封，并成为唐朝的一员属国。但到了公元840年，由于天灾和外敌的打击，加上内部矛盾激化，汗国最终崩溃。部分部众向西或向南迁徙，其中一支抵达河西走廊甘州（今张掖）一带，被称作甘州回给，即日后的裕固族祖先。这支人群在895年占领甘州城建立政权，但到了1208年，在西夏进攻下政权再次崩溃，最终各支分散。
其中一支退守敦煌以南、柴达木盆地以北，以罗布泊至若羌为界，他们自称“撒里畏兀尔”，意思是黄色的意志，因此又被史籍称为“黄头回纥”。1226年，这个群体被蒙古军队征服，而1368年的元朝灭亡后，当地设立安定、阿端、曲充三卫。
15世纪初期，叶尔羌汗国扩张至塔里木盆地，并推广伊斯兰教信仰。撒里畏兀尔人则因信奉藏传佛教而东迁，与当地汉藏等民族融合，最终形成今日所见的裕固族共同体。
