西漢時期，狹義的西域是指玉門關、陽關(今甘肅敦煌西)以西，蔥嶺以東，昆侖山以北，巴爾喀什湖以南，即漢代西域都護府的轄地。廣義的西域還包括蔥嶺以西的中亞細亞、羅馬帝國等地，包括今阿富汗、伊朗、烏茲別克，至地中海沿岸一帶。

　　西域以天山為界分為南北兩個部分，百姓大都居住在塔里木盆地周圍。西漢初年，有“三十六國”：南緣有樓蘭(鄯善，在羅布泊附近)、菇羌、且末、于闐(今和田)、莎車等，習稱“南道諸國”；北緣有姑師(后分前、后車師，在今吐魯蕃)、尉犁、焉耆、龜茲(今庫車)、溫宿、姑墨(今阿克蘇)、疏勒(今喀什)等，習稱“北道諸國”。此外，天山北麓有前、后蒲額和東西且彌等。它們面積不大，多數是沙漠綠洲，也有山谷或盆地。人口不多，一般兩三萬人，最大的龜茲是八萬人，小的只有一二千人，居民從事農業和畜牧業。除生產谷物以外，有的地方如且末又盛產葡萄等水果和最好的飼草苜蓿。畜牧業有驢、馬、駱駝。此外，還有玉石、銅、鐵等礦產，有的地方居民已懂得用銅鐵鑄造兵器。天山南北各國，雖然很小，但大都有城郭。各國國王以下設有官職和占人口比重很大的軍隊。公元前二世紀，張騫出使西域以前，匈奴貴族勢力伸展到西域，在焉耆等國設有幢仆都尉，向各國征收繁重的賦稅，“賦稅諸國，取畜給焉”，對這些小國進行奴役和剝削。

　　當時，正在伊犁河流域游牧的大月氏，是一個著名的“行國”，40萬人口。他們曾居住在敦煌和祁連山之間，被匈奴一再打敗后，剛遷到這里不久。匈奴殺月氏王，“以其頭為飲器”。因此，大月氏與匈奴是“世敵”。

　　漢朝日趨強盛后，計劃積極地消除匈奴貴族對北方的威脅。武帝聽到有關大月氏的傳言，就想與大月氏建立聯合關系，又考慮西行的必經道路——河西走廊還處在匈奴的控制之下，于是公開征募能擔當出使重任的人才。

　　建元三年，即公元前138年，張騫“以郎應募，使月氏”。“郎”，是皇帝的侍從官，沒有固定職務，又隨時可能被選授重任。

　　張騫，漢中成國人。他是一個意志力極強、辦事靈活而又胸懷坦蕩、善于待人處事的人。他出使中途即被匈奴截留下來，在匈奴十多年，始終保持著漢朝的特使符節，匈奴單于硬叫他娶當地人作妻，已經生了兒子，也沒有動搖他一定要完成任務的決心。他住在匈奴的西境，等候機會。

　　張騫終于找到機會率領部屬逃離了匈奴。他們向西急行幾十天，越過蔥嶺，到了大宛(今烏茲別克共和國境內)。由大宛介紹，又通過康居(今哈薩克共和國東南)，到了大夏。大夏在今阿姆河流域。張騫這才找到了大月氏。十多年來，大月氏這個“行國”已發生了很大變化：一是在伊犁河畔受到烏孫的攻擊，又一次向西遠徙。烏孫，63萬人，也是個“行國”，曾在敦煌一帶游牧，受過大月氏的攻擊。后來匈奴支持烏孫遠襲大月氏，大月氏被迫遷到阿姆河畔，而烏孫卻在伊犁河留住下來。自從大月氏到了阿姆河，不僅用武力臣服了大夏，還由于這里土地肥沃，逐漸由游牧生活，改向農業定居，無意東還，再與匈奴為敵。張騫在大月氏逗留了一年多，得不到結果，只好歸國。回國途中，又被匈奴拘禁一年多。公元前126年，匈奴內亂，張騫乘機脫身回到長安。

　　張騫出使時帶著100多人，歷經13年后，只剩下他和堂邑父兩個人回來。這次出使，雖然沒有達到原來的目的，但對于西域的地理、物產、風俗習慣有了比較詳細的了解，為漢朝開辟通往中亞的交通要道提供了寶貴的資料。

　　張騫回來以后，向武帝報告了西域的情況。這就是《漢書·西域傳》資料的最初來源。之后，由于張騫隨衛青出征立功，“知水草處，軍得以不乏”，被武帝封為“博望侯”。

　　元狩四年(公元前119年)，張騫第二次奉派出使西域。這時，漢朝業已控制了河西走廊、積極進行武帝時對匈奴最大規模的一次戰役。幾年來漢武帝多次向張騫詢問大夏等地情況，張騫著重介紹了烏孫到伊犁河畔后已經與匈奴發生矛盾的具體情況，建議招烏孫東返敦煌一帶，跟漢共同抵抗匈奴。這就是“斷匈奴右臂”的著名戰略。同時，張騫也著重提出應該與西域各族加強友好往來。這些意見得到了漢武帝的采納。

　　張騫率領300人組成的使團，每人備兩匹馬，帶牛羊萬頭，金帛貨物價值“數千巨萬”，到了烏孫，游說烏孫王東返，沒有成功。他又分遣副使持節到了大宛、康居、月氏、大夏等國。元鼎二年(公元前115年)張騫回來，烏孫派使者幾十人隨同張騫一起到了長安。此后，漢朝派出的使者還到過安息(波斯)、身毒(印度)、奄蔡(在咸海與里海間)、條支(安息屬國)、犁軒(附屬大秦的埃及亞歷山大城)，中國使者還受到安息專門組織的二萬人的盛大歡迎。安息等國的使者也不斷來長安訪問和貿易。從此，漢與西域的交通建立起來。

　　元鼎二年(公元前115年)，張騫回到漢朝后，拜為大行令，第二年死去。他死后，漢同西域的關系進一步發展。元封六年(公元前105年)，烏孫王以良馬千匹為聘禮向漢求和親，武帝把江都公主細君嫁給烏孫王。細君死后，漢又以楚王戊孫女解憂公主嫁給烏孫王。解憂的侍者馮鐐深知詩文事理，做為公主使者常持漢節行賞賜于諸國，深得尊敬和信任，被稱為馮夫人。由于她的活動，鞏固和發展了漢同烏孫的關系。神爵三年(公元前60年)，匈奴內部分裂，日逐王先賢撣率人降漢，匈奴對西域的控制瓦解。漢宣帝任命衛司馬鄭吉為西域都護，駐守在烏壘城(今新疆輪臺東)，這是漢朝在蔥嶺以東，今巴爾喀什湖以南的廣大地區正式設置行政機構的開端。

　　匈奴奴隸主對西域各族人民的剝削、壓迫是極其殘酷的。西漢的封建制度，較之匈奴的奴隸制度要先進得多。因此，新疆境內的各族人民都希望擺脫匈奴貴族的壓迫，接受西漢的統治。西漢政府在那里設置常駐的官員，派去土卒屯田，并設校尉統領，保護屯田，使漢族人民同新疆各族人民的交往更加密切了。

　　漢通西域，雖然起初是出于軍事目的，但西域開通以后，它的影響，遠遠超出了軍事范圍。從西漢的敦煌，出玉門關，進入新疆，再從新疆連接中亞細亞的一條橫貫東西的通道，再次暢通無阻。這條通道，就是后世聞名的“絲綢之路”。“絲綢之路”把西漢同中亞許多國家聯系起來，促進了它們之間的經濟和文化的交流。由于我國歷代封建中央政府都稱邊疆少數民族為“夷”，所以張騫出使西域成為漢夷之間的第一次文化交融。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。龜茲的樂曲和胡琴等樂器，豐富了漢族人民的文化生活。漢軍在鄯善、車師等地屯田時使用地下相通的穿井術，習稱“坎兒井”，在當地逐漸推廣。此外，大宛的汗血馬在漢代非常著名，名曰“天馬”，“使者相望于道以求之”。那時大宛以西到安息國都不產絲，也不懂得鑄鐵器，后來漢的使臣和散兵把這些技術傳了過去。中國蠶絲和冶鐵術的西進，對促進人類文明的發展貢獻甚大。