大宛这地方是由张骞发现的。张骞是汉中人，汉武帝建元年间（前140--前145）当过郎官。这时，天子问投降的匈奴人，他们都说匈奴攻打并战胜月氏王，用他的头骨当饮酒的器皿。月氏逃跑了，因而常常怨恨匈奴，只是没有朋友和他们一块去打匈奴。这时汉朝正想攻打匈奴，听到这些说法，因此想派使者去月氏联络。但是去月氏必须经过匈奴，于是就招募能够出使的人。张骞以郎官身份应招，出使月氏，和堂邑氏人原来匈奴奴隶名叫甘父的一同从陇西出境，经过匈奴时，被匈奴抓到，又移送给单于。单于留住张骞，说：“月氏在我们北边，汉朝怎能派使者前去呢？我们要想派使者去南越，汉朝能允许我们吗？”扣留张骞十余年，给他娶了妻子，生了孩子，但是张骞一直保持着汉朝使者的符节，没有丢失。
张骞留居匈奴，匈奴对他的看护渐渐宽松，张骞因而得以同他的随从逃向月氏，向西跑了几十天，到达大宛。大宛听说汉朝钱财丰富，本想与汉朝沟通，却未成功。如今见到张骞，心中高兴，便向张骞问道：“你想到哪儿去？”张骞说：“我为汉朝出使月氏，却被匈奴拦住去路。如今逃出匈奴，希望大王派人引导护送我们去月氏。若真能到达月氏，我们返回汉朝，汉朝赠送给大王的财物是用言语说不尽的。”大宛认为张骞的话是真实的，就让张骞出发，并给他派了向导和翻译，到达康居。康居又把他转送到大月氏。这时，大月氏的国王已经被匈奴杀死，又立了他的太子当国王。这位国王已把大夏征服，并在这里居住下来。这地方土地肥美富饶，很少有敌人侵犯，心情安适快乐。自己又认为离汉朝很远，根本没有向匈奴报仇的心意。张骞从月氏到了大夏，终究没有得到月氏对联汉击匈奴的明确态度。
张骞在月氏住了一年多，回国而来，他沿着南山行进，想从羌人居住的地方回到长安，却又被匈奴捉到了。他在匈奴住了一年多，单于死了，匈奴左谷蠡王攻击太子，自立为单于，国内大乱，张骞乘机与胡人妻子和堂邑父一起逃回汉朝。汉朝封张骞为太中大夫，封堂邑父为奉使君。
张骞为人坚强有力量，心胸宽大，诚实可信，蛮夷之人都喜欢他。堂邑父是匈奴人，善于射箭，每当穷困危急之时，就射杀飞禽走兽当饭吃。最初，张骞出使时有一百多随从，离开汉朝十三年，只有他和甘父两个人回到汉朝。
张骞所到的大宛、大月氏、大夏、康居，传说这些国家的旁边还有五、六个大国，他都一一向汉天子陈述了情况，说：
大宛在匈奴西南，在汉朝正西面，离汉朝大约一万里。当地的风俗是定居一处，耕种田地，种稻子和麦子。出产葡萄酒。有很多好马，马出汗带血，它的祖先是天马的儿子。那里有城郭房屋，归它管辖的大小城镇有七十多座，民众大约有几十万。大宛的兵器是弓和矛，人们骑马射箭。它的北边是康居，西边是大月氏，西南是大夏，东北是乌孙，东边是扜罙、于寘。于寘的西边，河水都西流，注入西海。于寘东边的河水都向东流，注入盐泽。盐泽的水在地下暗中流淌，它的南边就是黄河的源头，黄河水由此流出。那儿盛产玉石，黄河水流入中国。楼兰和姑师的城镇都有城郭，靠近盐泽。盐泽离长安大约五千里。匈奴的右边正处在盐泽以东，直到陇西长城，南边与羌人居住区相接，阻隔了通往汉朝的道路。
乌孙在大宛东北大约二千里，是个百姓不定居一处的国家，人们随着放牧的需要而迁移，和匈奴的风俗相同。拉弓打仗的兵卒有几万人，勇敢善战。原先服从于匈奴，待到强盛后，就取回被束缚在匈奴的人质，不肯去朝拜匈奴。
康居在大宛西北大约二千里，是个百姓不定居一处的国家，与月氏的风俗大多相同。拉弓打仗的战士有八九万人，同大宛是邻国。国家小，南边被迫服侍月氏，东边被迫服侍匈奴。
奄蔡在康居西北大约二千里，是个百姓不定居一处的国家，与康居的风俗大多相同。拉弓作战的战士有十多万。它靠近一个大的水泽，无边无岸，大概就是北海吧。
大月氏在大宛西边大约二三千里，处于妫水之北。它南边是大夏，西边是安息，北边是康居。是个百姓不定居一处的国家，人们随着放牧的需要而迁移，同匈奴的风俗一样。拉弓打仗的战士也一二十万。从前强大时，轻视匈奴，等到冒顿立为单于，打败月氏；到了匈奴老上单于时，杀死了月氏王，用月氏王的头骨做饮酒器皿。开始时，月氏居住在敦煌、祁连之间，待到被匈奴打败，大部分人就远远离开这里，经过大宛，向西去攻打大夏，并把它打败，令其臣服于月氏，于是建都在妫水之北，作为王庭。而其余一小部分不能离开的月氏人，就保全了南山和羌人居住的地方，称为小月氏。
安息在大月氏西边大约几千里的地方。它们的习俗是定居一处，耕种田地，种植稻子和麦子，出产葡萄酒。它的城镇如同大宛一样。它所管辖的大小城镇有数百座，国土方圆数千里，是最大的国家。靠近妫水，有集市，人们为做生意，用车和船装运货物，有时运到附近的国家或者几千里以外的地方。他们用银作钱币，钱币铸称象国王容貌的样子，国王死去，就改换钱币，这是因为要模仿国王的面貌。他们在皮革上画横作为文字。它西边是条枝，北边是奄蔡、黎轩。
条枝在安息西边数千里，靠近西海。那里天气炎热潮湿。人们耕种田地，种植稻子。那里出产一种大鸟，它的蛋就象甕坛那样大。人口众多，有的地方往往有小君长，而安息役使管辖他们。把它当做外围国家。条枝国的人善长魔术。安息的老年人传说条枝国有弱水和西王母，却不曾见过。
大夏在大宛西南二千余里的妫水南面。其地风俗是人们定居一处，有城镇和房屋。与大宛的风俗相同。没有大君长，往往是每个城镇设置小君长。这个国家的军队软弱，害怕打仗。人们善于做买卖。待到大月氏西迁时，打败了大夏，统治了整个大夏。大夏的民众很多，大约有一百多万。它的都城叫蓝市城。这里有贸易市场。贩卖各种物品。大夏东南有身毒国。
张骞说：“我在大夏时，看见过邛竹杖，蜀布，便问他们：‘从哪儿得到了这些东西？’大夏国的人说：‘我们的商人到身毒国买回来的。身毒国在大夏东南大约几千里。那里的风俗是人们定居一处，大致与大夏相同，但地势却低湿，天气炎热。它的人民骑着大象打仗。那里临近大水。’我估计，大夏离汉朝一万二千里，处于汉朝西南。身毒国又处于大夏东南几千里，有蜀郡的产品，这就说明他离蜀郡不远了。如今出使大夏，要是从羌人居住区经过，则地势险要，羌人厌恶；要是稍微向北走，就会被匈奴俘获。从蜀地前往，应是直道、又没有侵扰者”。天子已经听说大宛和大夏、安息等都是大国，出产很多奇特物品，人民定居一处，与汉朝人的生活颇相似，而他们的军队软弱，很看重汉朝的财物。北边有大月氏、康居这些国家，他们的军队强大，但可以用赠送礼物，给予好处的办法，诱使他们来朝拜汉天子。而且若是真能得到他们，并用道义使其为属，那么就可以扩大万里国土，经过辗转翻译，招来不同风俗的人民，使汉朝天子的声威和恩德传遍四海内外。汉武帝心中高兴，认为张骞的话是对的，于是命令张骞从蜀郡、犍为郡派遣秘密行动的使者，分四路同时出发：一路从駹出发，一路从冉起程，一路从徙出动，一路从邛僰启行，都各自行走一二千里。结果北边那一路被氐和笮所阻拦，南边那一路被嶲和昆明所阻拦。昆明之类的国家没有君长，善于抢劫偷盗，常杀死和抢掠汉朝使者，汉朝使者终究没能通过。但是，听说昆明西边一千余里的地方，有个人民都骑象的国家，名叫滇越，蜀郡偷运物品出境的商人中有的到过那里，于是汉朝因为要寻找前往大夏的道路而开始同滇国沟通。最初，汉朝想开通西南夷，浪费了很多钱财，道路也没开通，就作罢了。待到张骞说可以由西南夷通往大夏，汉朝又重新从事开通西南夷的事情。
张骞以校尉的身份跟随大将军卫青去攻打匈奴，因为他知道有水草的地方，所以军队能够不困乏，皇上就封张骞为博望侯。这是汉武帝元朔六年（前193）的事。第二年，张骞当了卫尉，同李广将军一同从右北平出发去攻打匈奴。匈奴大兵包围了李将军，他的军队伤亡很多，而张骞因为误了约定的时间，被判为死刑，花钱赎罪，成为平民百姓。这一年，汉朝派遣骠骑将军霍去病在西边大败匈奴的几万人，来到祁连山下。第二年，匈奴浑邪（ｙé，爷）王率领他的百姓投降了汉朝，从此金城、河西西边及南山到盐泽一带，再也没有匈奴人了。匈奴有时派侦察兵来这里，而这种事情也很少发生。这以后整整二年，汉朝就把匈奴单于赶跑到大沙漠以北。
这以后，天子屡次向张骞询问大夏等国的事情。这时张骞已经失去侯爵，于是就说：“我在匈奴时，听说乌孙国王叫昆莫，昆莫的父亲，是匈奴西边一个小国的君王。匈奴攻打并杀了昆莫的父亲，而昆莫出生后就被抛弃到旷野里。鸟儿口衔着肉飞到他身上，喂他；狼跑来给他喂奶。单于感到奇怪，以为他是神，就收留了他，让他长大。等他成年后，就让他领兵打仗，屡次立功，单于就把他父亲的百姓给了他，命令他长期驻守在西域。昆莫收养他的百姓，攻打旁边的小城镇，逐渐有了几万名能拉弓打仗的兵士，熟悉攻伐战争的本领。单于死后，昆莫就率领他的民众远远的迁移，保持独立，不肯去朝拜匈奴。匈奴派遣突击队攻打昆莫，没有取胜，认为昆莫是神人而远离了他，对他采取约束控制的办法，而不对他发动重大攻击。如今单于刚被汉朝打得很疲惫，而原来浑邪王控制的地方又没人守卫。蛮夷的习俗是贪图汉朝的财物，若真能在这时用丰厚的财物赠送乌孙，招引他再往东迁移，居住到原来浑邪王控制的地方，同汉朝结为兄弟，根据情势看，昆莫应该是能够接受的，如果他接受了这个安排，那么这就是砍断了匈奴的右臂。联合了乌孙之后，它西边的大夏等国都可以招引来做为外臣属国”。汉武帝认为张骞说得对，任命他为中郎将，率领三百人，每人两匹马，牛羊几万只，携带钱财布帛，价值几千万；还配备了好多个持符节的副使，如果道路能打通，就派遣他们到旁边的国家去。
张骞已经到了乌孙，乌孙王昆莫接见汉朝使者，如同对待匈奴单于的礼节一样，张骞内心很羞愧，他知道蛮夷之人贪婪，就说：“天子赠送礼物，如果国王不拜谢，就把礼物退回来。”昆莫起身拜谢，接受了礼物，其他做法照旧。张骞向昆莫说明了他出使的旨意，说：“如果乌孙能向东迁移到浑邪王的旧地去，那么汉朝将送一位诸侯的女儿嫁给昆莫做妻子。”这时乌孙国已经分裂，国王年老，又远离汉朝，不知道它的大小，原先归属匈奴已经很久了，而且又离匈奴近，大臣们都怕匈奴，不想迁移，国王不能独自决定。张骞因而没能得到乌孙王的明确态度。昆莫有十多个儿子，其中有个儿子叫大禄，强悍，善长领兵，他率领一万多骑兵居住在另外的地方。大禄的哥哥是太子，太子有个儿子叫岑娶，太子早就死了。他临死时，对父亲昆莫说：“一定要以岑娶做太子，不要让别人代替他。”昆莫哀伤的答应了他，终于让岑娶当了太子。大禄对自己没能取代太子很愤怒，于是收罗他的兄弟们，率领他的军队造反了，蓄谋攻打岑娶和昆莫。昆莫年老了，常常害怕大禄杀害岑娶，就分给岑娶一万多骑兵，居住到别的地方去。而昆莫自己还有一万多骑兵用以自卫。这样一来，乌孙国一分为三，而大体上仍是归属于昆莫，因此昆莫也不敢独自与张骞商定这件事。
张骞于是就分派副使分别出使大宛、康居、大月氏、大夏、安息、身毒、于田、扜罙及旁边的几个国家。乌孙国派出向导和翻译送张骞回国。张骞和乌孙国派出的使者共几十人，带来几十匹马，回报和答谢汉天子，顺便让他们窥视汉朝情况，了解汉朝的广大。
张骞回到汉朝，被任命为大行，官位排列在九卿之中。过了一年多，他就死了。
乌孙的使者已经看到汉朝人多而且财物丰厚，回去报告了国王，乌孙国就越发重视汉朝。过了一年多，张骞派出的沟通大夏等国的使者，多半都和所去国家的人一同回到汉朝。于是，西北各国从这时开始和汉朝有了交往。然而这种交往是张骞开创的，所以，以后前往西域各国的使者都称博望侯，以此取信于外国，外国也因此而信任汉朝使者。
自从博望侯张骞死后，匈奴听说汉朝和乌孙有了往来，很气愤，想攻打乌孙。待到汉朝出使乌孙，而且从它南边到达大宛、大月氏，使者接连不断，乌孙才感到恐惧，派使者向汉朝献马，希望能娶汉朝诸侯女儿做妻子，同汉朝结为兄弟。天子向群臣征求意见，群臣都说：“一定要先让他们送来聘礼，然后才能把诸侯女儿嫁过去。”最初，天子翻开《易经》占卜，书上写道：“神马当从西北来。”得到乌孙的良马后，天子就命名那马为“天马”。待到得了大宛的汗血马，越发健壮，就改名乌孙马为“西极”，命名大宛马为“天马”。这时汉朝开始修筑令居以西的长城亭障，初设酒泉郡，以便沟通西北各国。于是加派使者抵达安息、奄蔡、黎轩、条枝、身毒国。而汉朝天子喜欢大宛的马，因此出使大宛的使者络绎不绝。那些出使外国的使者每批多者数百人，少者百余人，每人所携带的东西大体和博望侯所带的相同。此后出使之事习以为常。所派人数就减少了。汉朝大致一年要派出的使者，多的时候十余批，少的时候五、六批。远的地方，使者八、九年才能回来，近的地方，几年就可以返回来。
这时汉朝已经灭亡了南越，蜀地和西南夷诸国都震恐，请求汉朝为他们设置官吏和入朝拜见汉天子。于是汉朝设置了益州、越嶲（ｘī，希）、牂（ｚāｎｇ，脏）柯、沈黎、汶山等郡，想使土地连成一片，再向前通往大夏。于是汉朝一年内就派遣使者柏始昌、吕越人等十余批，从这些新设的郡出发，直到大夏，但又被昆明所阻拦，使者被杀，钱物被抢，最终也没能到达大夏。于是汉朝调遣三辅的罪人，再加上巴、蜀的战士几万人，派遣郭昌、卫广两位将军去攻打昆明阻拦汉朝使者的人，杀死和俘获了几万人就离开了。这以后汉朝派出使者，昆明又进行抢杀，最后还是未能沟通大夏。而北边通过酒泉抵达大夏的路上，使者已经很多，外国人越发满足了汉朝的布帛财物，对这些东西不再感到贵重。
自从博望侯因为开辟了通往外国的道路而得到尊官和富贵，以后跟随出使的官吏和士卒都争着上书，陈述外国的珍奇之物、怪异之事和利害之情，要求充当使者。汉朝天子认为外国非常遥远，并非人人乐意前往，就接受他们的要求，赐予符节，招募官吏和百姓而不问他的出身，为他们配备人员，派遣他们出使，以扩大沟通外国的道路。出使归来的人不能不出现侵吞布帛财物的情况，以及背离天子之意的事情，天子认为他们熟悉西域和使者的工作，常常深究他们的罪行，以此激怒他们，令其出钱赎罪，再次要求充任使者。这样以来出使的事端层出不穷，而他们也就轻易犯法了。那些官吏士卒也常常反复称赞外国有的东西，说大话的人被授予符节当正使，浮夸小的人被任为副使，所以那些胡说而又无德行的人争相效法他们。那些出使者都是穷人的子弟，把官府送给西域各国的礼物占为己有，想用低价卖出，在外国获取私利。外国也讨厌汉朝使者人人说的话都有轻重不真实的成分，他们估计汉朝大军离得远，不能到达，因而断绝他们的食物，使汉使者遭受困苦。汉朝使者生活困乏，物资被断绝，因而对西域各国产生了积怨，以至于相互攻击。楼兰、姑师是小国，正处于交通要道，因而他们攻击汉朝使者王恢等尤其厉害。匈奴的突击部队也时时阻拦攻击出使西域诸国的汉朝使者。使者争相详谈外国的危害，虽然各国都有城镇，但是军队软弱，容易攻击。于是天子因此派遣从骠侯赵破奴率领属国骑兵及各郡士兵几万人，开赴匈河水，想攻打匈奴，匈奴人都离开了。第二年，攻打姑师，赵破奴和轻骑兵七百多人首先到达，俘虏了楼兰王，于是攻陷姑师。乘着胜利的军威围困乌孙、大宛等国。回汉朝后，赵破奴受封为浞野侯。王恢屡次出使，被楼兰搞得很困苦，他把这事告诉天子，天子发兵，命令王恢辅佐赵破奴打败敌人，因此封王恢为浩侯。于是，汉朝从酒泉修筑亭鄣，直修到玉门关。
乌孙王用一千匹马聘娶汉朝姑娘，汉朝派遣皇族江都王刘建的女儿嫁给乌孙王为妻，乌孙王昆莫以她为右夫人。匈奴也派遣公主嫁给昆莫，昆莫以她为左夫人。昆莫说：“我老了。”就命令他孙子岑娶娶公主为妻子。乌孙盛产马，那些富有人家的马竟多至四、五千匹。
最初，汉朝使者到达安息，安息王命令有关人率领二万骑兵在东部国境上迎接。东部国境与王都相离数千里。待走到王都要经过几十座城镇，百姓相连，人口甚多。汉朝使者归来，安息派使者随汉使来观察汉朝的广大，把大鸟蛋和黎轩善变魔术的人献给汉朝。至于大宛西边的小国驩（ｈｕā，欢）潜、大益，大宛东边的姑师、扜罙、苏薤（ｘｉè，谢）等国，都随汉朝使者来进献贡品和拜见天子。天子非常高兴。
汉朝使者极力探寻黄河的源头，源头出在于窴国，那里的山上盛产玉石，使者们采回来，天子依据古代图书加以考查，命名黄河发源的山叫昆仑山。
这时，天子正屡次到海边之地视察，每次都让外国客人跟随其后，大凡人多的城镇都要经过。并且散发钱财赏赐他们，准备丰厚的礼物多多供给他们，以此展示汉朝的富有。于是大规模地搞角抵活动，演出奇戏，展出许多怪物，引来许多人围观，天子便进行赏赐，聚酒成池，挂肉成林，让外国客人遍观各地仓库中储藏的物资，以表现汉朝的广大，使他们倾倒惊骇。待增加那魔术的技巧后，角抵和奇戏每年都变化出新花样，这些技艺的越发兴盛，就从这时开始。
西域的外国使者，换来换去，往来不断。但大宛以西诸国使者，都认为远离汉朝，还骄傲放纵，安逸自适，汉朝还不能以礼约束他们，使他们顺从地听侯吩咐。从乌孙以西直到安息诸国，因为靠近匈奴，匈奴使月氏处于困扰之中，所以匈奴使者拿着单于的一封信，则这些国家就轮流供给他们食物，不敢阻留使他们受苦。至于汉朝使者到达，不拿出布帛财物就不供给饮食，不买牲畜就得不到坐骑。所以出现这种情况，就是因为汉朝遥远。而汉朝又有钱有物，所以一定要买才能得到想要的东西，但也是由于他们畏惧匈奴使者甚于汉朝使者的缘故。大宛左右的国家都用蒲陶做酒，富有人家藏的酒多达一万余石，保存时间久的几十年都不坏。当地风俗是特爱喝酒，马喜欢吃苜蓿草。汉朝使者取回蒲陶、苜蓿的种子，于是天子开始在肥沃的土地上种植蒲陶、苜蓿。得到天马多了，外国的使者来的多了，则汉朝的离宫别苑旁边都种上蒲陶、苜蓿，一望无边。从大宛以西到安息，各国虽然语言不同，但风俗大致相同，彼此可以相互了解。那里的人都眼睛凹陷，胡须很重，善于做买卖，连一分一铢都要争执。当地风俗尊重女人，女子说话，丈夫就坚决照办而不敢违背。那里到处都没有丝和漆，不懂得铸钱和器物。等到汉朝使者的逃亡士卒投降了他们，就教他们铸造兵器和器物。他们得到汉朝的黄金和白银，就用来铸造器皿，不用来做钱币。
汉朝使者出使西域的渐渐多起来，那自少年时代就随着出使的人，大多都把自己熟悉的情况向天子汇报，说：“大宛有好马，在贰师城，他们把它藏匿起来，不肯给汉朝使者。”天子已经喜欢大宛的马，听到这消息，心里甜滋滋的，就派遣壮士车令等拿着千金和金马，去请求大宛王交换贰师城的好马。大宛国已经有很多汉朝的东西，宛王与大臣相互商议说：“汉朝离我们远，而经过盐泽来我国屡有死亡、若从北边来又有匈奴侵扰，从南边来又缺少水草。而且往往没有城镇，饮食很缺乏。汉朝使者每批几百人前来，而常常因为缺乏食物，死的人超过一半，这种情况怎能派大军前来呢？他们对我们无可奈何，况且贰师的马是大宛的宝马。”就不肯给汉朝使者。汉朝使者发怒，随便扬言要砸碎金马离去。大宛贵族官员发怒说：“汉朝使者太轻视我们！”就遣送汉朝使者离开，并命令东边的郁成国阻击并杀死汉朝使者，抢去他们的财物。于是天子大怒，诸位曾出使大宛的人，如姚定汉等人说大宛兵弱，若真能率领不足三千汉朝大军，用强弓劲弩射击他们，就可以全部俘获他们的军队，打败大宛。因为天子曾经派浞野侯攻打楼兰，他率领七百骑兵抢先攻到楼兰，俘虏楼兰王，所以天子认为姚定汉说的对，而且想使他的宠姬李夫人家得以封侯，所以天子就任命李夫人之兄李广利为贰师将军，调发属国的六千骑兵，以及各郡国的不规少年几万人，前去讨伐大宛。目的是到贰师城取回良马，所以号称“贰师将军”。赵始成当军正，原来的浩侯王恢当军队的向导，李哆当校尉，掌握军中的事情。这一年是汉武帝太初元年（前104）。这时关东出现严重蝗灾，蝗虫飞到西边的敦煌。
贰师将军的军队已经过了西部的盐泽，所路过的小国都害怕，各自坚守城堡，不肯供给汉军食物。汉军攻城又攻不下来。攻下城来才能得到饮食，攻不下来来，几天内就得离开那里。待到汉军到达郁成，战士跟上来的不过数千人，都饥饿疲劳。他们攻打郁成，郁成大败他们，汉军被杀伤的人很多。贰师将军与李哆、赵始成等商量，说：“到达郁成尚且不能攻下来，何况到达其国王的都城呢？”于是就领兵退回，往来经过二年。他们退到敦煌时，所剩士兵不过十分之一二。他们派使者向天子报告说：“道路遥远，经常缺乏食物，而且士卒不怕打仗，只忧虑挨饿。人少，不足以攻取大宛。希望暂时收兵。将来多派军队再前去讨伐。”天子听后，大怒，就派使者把他们阻止在玉门关，说军队中有敢进入玉门关的就杀头。贰师将军害怕，于是就留在敦煌。
太初二年（前103）夏天，汉朝在匈奴损失了浞野侯的军队二万多人。公卿和议事的官员都希望停止打大宛的军事行动，集中力量攻打匈奴。天子已经讨伐大宛，宛是小国却没能攻下，那么大夏等国就会轻视汉朝，而大宛的良马也绝不会弄来，乌孙和轮台就会轻易地给汉朝使者增添烦扰，被外国人嘲笑。于是就惩治了说讨伐大宛尤为不利的邓光等，并赦免囚徒和勇敢的犯了罪的士卒，增派品行恶劣的少年和边地骑兵，一年多的时间里就有六万士兵从敦煌出发，这还不包括那些自带衣食随军参战的人。这些士兵携带着十万头牛，三万多匹马，还有无数的驴、骆驼等物。他们还带了很多粮，各种兵器都很齐备。当时全国骚动，相传奉命征伐大宛的校尉共有五十余人。宛王城中没有水井，都要汲取城外流进城内的流水，汉朝军队就派遣水工改变城中的水道，使城内无水可用。汉朝还增派了十八万甲兵，戍守在酒泉、张掖以北，并设置居延、休屠两个县以护卫酒泉。汉朝还调发全国七种犯罪之人，载运干粮供应贰师将军。转运物资的人员络绎不绝，直到敦煌。又任命两位熟悉马匹的人做执驱校尉，准备攻破大宛后选取它的良马。
于是贰师将军后来又一次出征，所率兵士很多，所到小国没有不迎接的，都拿出食物供应汉朝军队。他们到达仑头国，仑头国不肯投降，攻打了几天，血洗全国。由仑头往西去，平安地到达王城，汉军到达的有三万人。宛军迎击汉军，汉军射箭打败了宛军，宛军退入城中依靠城墙守卫。贰师将军的大兵要攻打郁城，害怕滞留不进而让大宛越发做出诡诈之事，就先攻大宛城，断绝他的水源，改变水道，则大宛已深感忧愁困危。汉军包围大宛城，攻打四十多天，外城被攻坏，俘虏了大宛贵人中的勇将煎靡。大宛人非常恐惧，都跑进城中。大宛高级官员们相互商议说：“汉朝所以攻打大宛，是因为大宛王毋寡藏匿良马而又杀了汉朝使者的缘故。如今要是杀死宛王毋寡而且献出良马，汉朝军队大概会解围而去，若是不解围而去，再拼力战斗而死，也不晚。”大宛高官们都认为此话正确，便共同杀死宛王毋寡，派遣贵人拿着毋寡的人头去见贰师将军，与他相约道：“汉军不要进攻我们，我们把良马全部交出，任凭你们挑选，并供应汉军饮食。如果你们不接受我们的要求，我们就把良马全杀死，而康居的援兵也将到来。如果他们的军队赶到了，我们的军队在城里，康居的军队在城外，同汉兵作战。希望汉军仔细考虑，何去何从？”这时康居的侦察兵在窥视汉军的情况，因为汉军还强大，不敢进攻。贰师将军李广利和赵始成、李哆等商议道：“听说大宛城里最近找来了汉人，这人熟悉打井技术，而且城中粮食还挺多。我们来这里的目的就是要杀罪魁祸首毋寡。毋寡的人头已到手，却又不答应人家的解围撤兵的要求，那么他们就会坚决固守，而康居军队窥视汉军疲惫时再来救助大宛，那时必定会打败汉军。”军官们都认为说得对，便答应了大宛的要求。大宛才献出他们的良马，让汉军自己选择，而且拿出许多粮食供给汉军。汉军选取了他们的几十匹良马，以及中等以下的公马与母马三千多匹，又立了大宛贵人中从前对待汉使很好的名叫昧蔡的为大宛王，同他们订立盟约而撤兵。汉军始终没有进入大宛城内，就撤军回到汉朝。
最初，贰师将军从敦煌以西启程，以为人多，所经过的国家无力供给粮食，就把军队分成几支，从南和北两路前进。校尉王申生、原鸿胪壶充国等率领一千余人，从另一条路到达郁成。郁成人坚持守城，不肯向汉军供应粮食。王申生离开大军二百里，认为有所依仗而轻视郁成，向郁成求索粮食，郁成不肯给，并窥视汉军，知道王申生的军队逐日减少，就在某个早晨用三千人攻打王申生的军队，杀死了王申生等，军队被摧毁，只有几个人逃脱，跑回贰师将军那里。贰师将军命令搜粟都尉上官桀前去攻打郁成。郁成王逃到康居，上官桀追到康居。康居听说汉军已攻下大宛，就把郁成王献给了上官桀，上官桀就命令四个骑兵捆缚郁成王并押解到贰师将军那里。四个骑兵互相商议说：“郁成王是汉朝所恨的人，如今若是活着送去，突然发生意外就是大事。”想杀他，又没人敢先动手。上邽人骑士赵弟年龄最小，拔出宝剑砍去，杀了郁成王，带上他的人头。赵弟和上官桀等追上了贰师将军李广利。
最初，贰师将军后一次出兵，天子派使者告诉乌孙，要求他们多派兵与汉军联合攻打大宛。乌孙出动二千骑兵前往大宛，但却采取骑墙态度，观望不前。贰师将军胜利东归，所路过的各个小国，听说大宛已被打败，都派他们的子弟随汉军前往汉朝进贡，拜见天子，顺便留在汉朝作人质。贰师将军攻打大宛，军正赵始成奋力战斗，功劳最大；上官桀勇敢地率兵深入，李哆能够出谋划策，使军队回到玉门关的有一万多人，军马一千多匹。贰师将军后一次出兵，军队并非缺乏食物，战死者也不能算多，而他手下将吏们贪污，大多不爱士卒，侵夺粮饷，因此死人很多。天子因为他们是远行万里讨伐大宛，不记他们的过失，而封李广利为海西侯。又封亲手杀郁成王的骑士赵第为新畤侯，军正赵始成为光禄大夫，上官桀为少府，李哆为上党太守。军官中被升为九卿的有三人，升任诸侯国相、郡守、二千石一级官员的共有一百多人，升为千石一级以下的官员有一千多人。自愿参军者所得到的军职超过了他们的愿望，因被罚罪而参军的人都免罪而不计功劳。对士卒的赏赐价值四万金。两次讨伐大宛，总共四年时间才得以结束军事行动。
汉朝讨伐大宛以后，立昧蔡为大宛王之后就撤离了。过了一年多，大宛高级官员认为昧蔡善于阿谀，使大宛遭到杀戮，于是他们相互谋划杀了昧蔡，立毋寡的兄弟名叫蝉封的当了大宛国王，而派遣他的儿子到汉朝做人质。汉朝也派使者向大宛赠送礼物加以安抚。
后来汉朝派了十多批使者到大宛西边的一些国家，去寻求奇异之物，顺便晓谕和考察讨伐大宛的威武和功德。敦煌和酒泉从此设置了都尉，一直到西边的盐水，路上往往设有亭鄣。而仑头有屯田士卒几百人，于是汉朝在那儿设置了使者，以保护田地，积聚粮食，供给出使外国的使者们。
太史公说：《禹本纪》说：“黄河发源于昆仑。昆仑高达二千五百余里，是日月相互隐避和各自发出光明之处。昆仑之上有醴泉和瑶池。”现在从张骞出使大夏之后，最终找到了黄河的源头，从哪儿能看到《禹本纪》所说的昆仑山呢？所以谈论九州山川，《尚书》所说的是最接近实际情况的。至于《禹本纪》和《山海经》里所记载的怪物，我不敢说。