盆地中有三座历史名城：安集延、纳曼干、费尔干纳。

安集延位在费尔干纳盆地东南部，人口44.8万（2020年）。

12世纪时，安集延为西辽属地，元朝称之为俺的干，是莫卧儿帝国开国之君巴卑尔的出生地。中吉乌铁路从我国喀什起，穿过吉尔吉斯，抵达乌兹别克的安集延。

大宛国是汉朝西域三十六国之一，是个世外桃源，北东南三面高山，西部入口有个湖泊，大宛国这片草原无疑是沃土，所以他们出产汗血宝马。

大宛国的范围，大致是今天费尔干纳盆地、锡尔河流域。锡尔河古称药杀水、叶河，发源于天山山脉，分南北两源头，北源为纳伦河，南源为卡拉河。锡尔河平均水量约1180立方米/秒，全长约2256千米，流经乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦、哈萨克斯坦三个国家。

费尔干纳盆地纬度约为北纬39.5度至42度，盆地东西最长约310公里，南北最宽约110公里，总面积约2.2万平方公里。

费尔干纳盆地群山环绕，按顺时针方向依次是库拉明山、费尔干纳山脉、阿赖山脉，只有西侧有个狭窄出口。纳伦河自东往西从库拉明山与费尔干纳山之间冲入盆地，与卡拉河汇流后称为锡尔河。盆地河道纵横，多条河流注入锡尔河，适合发展农业，也适宜居住。

汉武帝派贰师将军李广利统兵六万前往求汗血马，汉军横扫大宛国，得到三千多匹汗血马。但是回到玉门关清点人数，精锐汉军只剩一万多人。