汉朝陆上古丝绸之路开辟之初，就有善于经商的粟特人开始往返中原和西域经商，至唐代成为主要外商，并逐渐迁居我国西北地区。之后，以穆斯林为代表的西域各国商人也进入中国西北地区经商并定居。同时，海上丝绸之路的繁荣，也使得大量穆斯林商人进入我国东南沿海定居。此外，进入元朝后，以马可·波罗为代表的欧洲商人开始进入中国进行贸易。中国东南沿海地区部分人口也沿着海上丝绸之路迁入东南亚国家，是如今东南亚国家的华人广布的重要历史原因。
频繁的人口流动带动了外族定居和民族间的通婚，促进了我国的民族融合，丰富了我国的民族多样性，中华民族多元化格局形成。同时，民族融合也为古丝绸之路贸易的进一步发展提供了血缘纽带，在一定程度上减少了贸易的文化障碍，提高了贸易效率。
伴随着古丝绸之路上的人口流动，东西方的文化交流逐渐深入。中国古代的思想结晶以造纸术为载体，更为广泛地传入西域乃至欧洲各国，主要包括汉字、儒家经典、律令、诗词典籍以及医学著作等。尤其是儒家思想，受到太平洋沿岸华人聚集国家的追捧并融入统治思想。
同时，欧洲商人和传教士成为中国文化西传的重要途径，他们所写的信函、文件以及著作等文字材料经古丝绸之路传回欧洲，成为欧洲全面了解中国的重要资料。例如：由马可·波罗口述整理而成的《马可·波罗游记》中详细描述了其在中国的所见所闻，欧洲地理学家根据其游历路线编制了早期的世界地图；利玛窦的《中国札记》、基歇尔的《中国图说》更加详细地对中国进行了描述，激起发了欧洲对中国的关注；柏应理的《中国贤哲孔子》则是西方对中国儒家思想的第一本解读著作。
西域各国的体育活动、乐器、音乐、服装、舞蹈等传入中原，并与中原文化相融合。其中，二胡、琵琶、箜篌等传入中国，成为我国音乐和戏曲的重要演奏乐器；西域文化的传入对中国文学影响深远，诗词典籍中都有对西域文化的描写和赞美。此外，欧洲商人和传教士将欧洲当时领先的数学、物理学、天文学、地理学、西洋绘画、武器制造技术等带入中国，通过结识社会名流和入朝为官两种方式，率先向中国的统治阶级传播自然科学。例如，传教士汤若望旅华数十年，历经明清两朝并于清朝获封正一品，不仅翻译欧洲科学著作、向统治阶层传播自然科学，而且主持督造火炮、修改中国历法、编撰中文科学书籍，为明清两朝的西学东渐做出了巨大贡献。
