到魏晋升南北朝时期，中外交通贸易路线在两汉的基础上，继续向前发展。这一时期丝绸之路最主要的变化是在今新疆境内由汉代的南北两道发展到三条道，即南道、北道、新道。新道或称北新道，即经行天山以北的道路。
两汉时期，天山以北就有路相通，但由于匈奴的侵扰受到了梗阻。直到三国时，车师后部王归属魏国，这条路才得以畅通，相对两汉的北道而言，故称之为北新道。
其经行路线大体上是从玉门关向北，经伊吾（今新疆哈密）至高昌后，可以经焉耆至龟兹与中道合一，也可以由此北上，穿越天山往西行至车师后国（今新疆乌鲁木齐），再由今乌鲁木齐转西南行，至弓月城（今新疆伊宁）。然后沿伊犁河至乌孙，再渡北流河（楚河、锡尔河），至康居。在康居西北同汉代的北道连接起来，经奄蔡到达东罗马帝国在里海沿岸的领土，再西行至地中海东岸。
这条路对于东罗马帝国来说有着十分重要的经济意义。罗马帝国在公元1至3世纪，先后同伊朗的安息朝和萨珊朝争夺两河中上游地区。为了摆脱安息朝对丝绸贸易的控制，罗马力图开辟输入丝绸的新路，一面利用印度洋上的季风开展对东方的海路贸易，一面从黑海方面获取丝绸。
北魏文成帝太安元年（455年），在直接的交往断绝了很长一段时间后，波斯与统一了中国北方的北魏王朝建立了直接的联系。从这时开始，直到正光三年（522年），《魏书》本纪记载了十个波斯使团，前五次应当是到了北魏都城平城（今山西大同），为中国带来了玻璃制品工艺，后五次到达的则是493年迁都后的洛阳。
神龟元年（518年），宋云与比丘惠生，由洛阳出发，沿“丝绸之路”西行，出使西域，拜取佛经。正光三年（522年）宋云、惠生等由天竺回到洛阳，取回大乘经典170部，丰富了中国的佛教文化。
波斯的使者也顺着丝绸之路深入到南朝。中大通二年（530年），波斯国遣使献佛牙。五年（533年）八月，遣使献方物。大同元年（535年）四月又献方物。波斯之通使南朝，走的是西域经吐谷浑境而南下益州（四川）再顺长江而下到建康（今南京）的道路。
丝绸之路向北扩展的同时，向南也有了新的发展。这一期间，居住在今青海高原的吐谷浑人强大起来，向东西双向发展，由此开拓了自中原至青海，沿柴达木盆地北缘，过沙碛，直穿阿尔金山到达且末，与丝路南道新的交通贸易路线汇合。北魏高僧宋云西游印度求法走的即是此路。
此外，随着蜀国在西南的建立，西南少数民族地区经济得到开发，成都至昆明的道路畅通，西南丝路成为蜀汉对外交往的重要通道。左思《蜀都赋》说：“邛杖传节于大夏之邑”。可见，由四川、云南经缅甸、印度至中亚的商路已是一派繁忙了。
综上所述，魏晋南北朝时期，随着西北、西南丝路的扩展，中国对外交流渠道更加开阔了，为中外贸易的进一步发展创造了前提条件。
