張騫終於找到了帶領部下逃離匈奴的機會。他們匆匆西行數十日，越過青嶺，到達大灣(今屬烏茲別克斯坦)。由大宛傳入，經康居(今哈薩克斯坦東南)，達夏。夏天在今天的阿姆河流域。張騫這才發現了大月亮。十幾年來，大嶽的“行省”發生了很大的變化:先是在伊犁河上遭到烏孫的襲擊，又壹次西遷。烏孫，六十三萬人，也是“遊國”。曾居敦煌，被大嶽所襲。後來匈奴支援烏孫，遠攻大月氏，大月氏被迫遷到阿姆河，烏孫留在伊犁河。大嶽到達阿姆河後，不僅武力投降大夏，而且因為這裏土地肥沃，逐漸由遊牧生活轉為農業定居，無意東歸，再次與匈奴為敵。張騫在大嶽家待了壹年多，卻得不到結果，只好回國。回國途中被匈奴扣押壹年多。公元前126年，匈奴內亂，張騫趁機逃走，回到長安。
張騫去中國的時候帶了65438000多人。13年後，只有他和唐逸的父親回來了。這次出使雖然沒有達到最初的目的，但卻對西域的地理、物產、風土人情有了較為詳細的了解，為漢朝開辟通往中亞的要道提供了寶貴的資料。
張騫回來後，向武帝報告了西域的情況。這是《漢書·西域傳》的原始資料。後來由於張騫在與衛青的戰爭中的貢獻，被武帝封為“博王侯”。
元壽四年(公元前119)，張騫第二次出使西域。此時的漢朝已經控制了河西走廊，積極開展了漢武帝時期最大規模的對匈奴作戰。這幾年來，漢武帝多次向張騫詢問大夏等地的情況。張騫著重介紹了烏孫到達伊犁河以來與匈奴發生沖突的具體情況，並建議招安烏孫返回敦煌，與漢共同抗擊匈奴。這就是著名的“斷匈奴右臂”戰略。同時，張騫還強調，要加強與西部地區各民族的友好交流。這些意見被漢武帝采納。
張騫率使團300人，各帶兩匹馬、壹萬只牛羊，黃金、絲綢貨值“數千萬”。到了烏孫，他遊說烏孫王棟回來，沒有成功。還向大宛、康居、嶽氏、大夏等國派遣使節。丁原二年(公元前115年)，張騫回來，烏孫派了幾十個使節隨張騫到長安。此後，漢朝派出的使節到過安息(波斯)、屍毒(印度)、阿馬賽(鹹海和裏海之間)、條支(安息之國)、犁家(埃及亞歷山大，隸屬大秦)，中國的使節受到了安息特別組織的兩萬人的熱烈歡迎。安息等國的大使也來長安訪問和貿易。從此，漢與西域的交流就建立起來了。
丁原二年(公元前115)，張騫回漢後，拜為大令，次年卒。他死後，韓與西域的關系進壹步發展。元豐六年(公元前105年)，烏孫王以壹千匹馬為聘禮向韓求婚，武帝將江都西君公主許配給烏孫王。在死後，韓把的孫女公主嫁給了烏孫王。馮鐵，壹個精通詩文的侍者，作為公主的使者，經常帶著漢節給其他國家送禮，深得尊敬和信任，被稱為馮夫人。由於她的活動，韓與烏孫的關系得到了鞏固和發展。神爵三年(公元前60年)，匈奴內部分裂，王獻賢率人逐日降漢，匈奴對西域的控制土崩瓦解。漢高祖宣帝任命魏司馬季崢為西域都護府，駐紮在吳磊城(今新疆輪臺以東)，這是漢代在蔥嶺以東、巴爾喀什湖以南廣大地區正式建立行政機構的開始。
匈奴奴隸主對西域各族人民的剝削和壓迫是極其殘忍的。西漢的封建制度比匈奴的奴隸制先進得多。所以新疆各族人民都希望擺脫匈奴貴族的壓迫，接受西漢王朝的統治。西漢政府在那裏設置常設官員，派地方士兵屯田，並設校尉護田，使漢族與新疆各族人民的交往更加密切。
[編輯此段]影響
雖然漢與西域的交往最初是出於軍事目的，但在西域開埠後，其影響遠遠超出了軍事範疇。從西漢敦煌，出玉門關，入新疆，再從新疆到中亞，壹條橫貫東西的通道又暢通無阻了。這段話就是後世著名的“絲綢之路”。“絲綢之路”連接了西漢和中亞的許多國家，促進了它們之間的經濟和文化交流。由於中國歷代封建中央政府都稱邊疆少數民族為“外族”，張騫出使西域成為漢彜第壹次文化交融。西域的核桃、葡萄、石榴、蠶豆、苜蓿等十幾種植物逐漸在中原栽培。龜茲音樂和胡琴等樂器豐富了漢族人民的文化生活。漢軍在鄯善、車市等地耕田時使用地下打井技術，俗稱“坎兒井”，逐漸在當地推廣。另外，大宛的血馬在漢代非常有名，被稱為“天馬”，“使者望道求之”。當時從大宛以西到安息國的國家都不生產絲綢，也不知道如何鑄鐵。後來漢朝的使臣、散兵把這些技術傳了下去。中國絲綢和冶鐵業的西進對人類文明的發展做出了巨大貢獻。