这里面有多重原因，但最基本的一条原因是，新疆对于中国的地缘政治重要性远胜于外蒙古。

历史上分别有左宗棠收复新疆和徐树铮收复外蒙，为什么能中国保全新疆而外蒙最后还是失去了呢？因为在中国衰弱的背景下，外蒙古对于中国也许是一块烫手并且食之无味的鸡肋。但新疆则是中国这样的陆权大国日后是否能西进中亚，对中亚国家施加影响力的战略通道。在有选择的余地下，中国肯定更需要东北，南海，新疆这样的重要的前进通道，最后才是外蒙古。所以在近代的国际博弈中，外蒙被丢弃，而新疆却被保全了。

1、地缘政治方面：新疆于中原政权，如朝鲜于日本。日本如果想扩张，第一条也是唯一的一条道路正是朝鲜，只有获得了朝鲜半岛的控制权，日本才能再图满洲和中国腹地。中国的地缘环境比日本好很多，扩张出路也不止东北亚一条（中国至少还有中亚方向，东南亚方向两条）。新疆对中国很重要，是具有中国核心利益和政治考量的领土。

（题外话：正是如此，中国在这三个方向上各有一个通道区域。中原政权在封建时代没能保住自己对越南的影响力，造成了近代中国无法从陆地直接影响中南半岛的被动局面。但这个局面并不影响大局，中国还有南沙群岛，意味着中国依旧可以通过控制海洋来对东南亚国家传达自己的意志。）

2、地缘政治之二：对于俄罗斯（沙俄、苏联）来说，中国是否控制蒙古直接影响到他的西伯利亚腹地的安危。外蒙的北部边境紧挨着西伯利亚铁路，如果中国把军队囤积在外蒙古，那么西伯利亚铁路很容易会遭到中国军队的攻击，让俄罗斯的士兵和物资无法被运送到外东北。这等于让双头鹰的头断掉一个。但新疆距离西伯利亚铁路很远，对西伯利亚铁路的威胁更小。如果让俄罗斯来选择，那么他会优先支持外蒙古从中国分裂出去，然后才是新疆。

（历史上的新疆分裂势力的后台老板也多半是俄罗斯，近三十年来因为俄罗斯的衰落才另投美国。中国和俄罗斯在中亚互相构成竞争关系，在苏联强大的时候中国在中亚地区只能维持守势。）

3、英雄单位的影响：尽管李鸿章在知乎颇受好评，但我认为他政治眼光不高，甚至拙劣。也许他在工作过程中被历练成了一个专业的外交人士，但改变不了他的妥协本性。如果中国没有左宗棠这一系主战派，是否还能挽回对新疆的控制权？要知道，当时的新疆几乎没有汉人，如果真丢了，就和丢失外蒙一样……因此决不能在博弈中忽视人，或者英雄的作用。

4、人口和民族：新疆有大规模的内地移民。这使得后来的新疆军阀在新疆的统治核心是汉民聚居的迪化（乌鲁木齐），他们有了一个非常好的立足点。只要他们能控制汉人聚居的迪化，就能控制北疆平原，把苏联和南疆隔开，这是个战略要地。（民族结构关系着这一区域和中原政权的联系程度）

题外话：今天的内蒙古大半的人口都是清末后的汉人移民，这使得内蒙古本质上成了汉地省之一，不具备分离的可能性（或者说分离可能性较弱，内蒙也是存在过民族分裂势力的）。包括东北三省也是被汉人移民覆盖后成为实际上的汉地省。