時皇子據年已七歲，即冊立為皇太子，儲作國本，冀定人心。一麵擬通道西域，再遣博望侯張騫，出使西方。騫為漢中人，建元中入都為郎。適匈奴中有人降漢，報稱匈奴新破月氐，音支。陣斬月氐王首，取為飲器。月氐餘眾西走，常欲報仇，隻恨無人相助雲雲。武帝方欲北滅匈奴，得聞此言，便欲西結月氐，為夾擊匈奴計，惟因月氐向居河西，與漢不通音問，此時為匈奴所敗，更向西徼竄去，距漢更遠，急切欲與交通，必須得一精明強幹的人員，方可前往。乃下詔募才，充當西使。廷臣等偷生怕死，無人敢行，隻張騫放膽應募，與胡人堂邑父等相偕出都，從隴西迸發。隴西外麵，便是匈奴屬地，騫欲西往月氐，必須經過此地，方可相通，乃悄悄地引了徒眾，偷向前去。行經數日，偏被匈奴邏騎將他拘住，押送虜廷。騫等不過百人，勢難與抗，隻好懷著漢節，坐聽羈留。匈奴雖未敢殺騫，卻亦加意管束，不肯放歸。一連住了十多年，騫居然娶得胡婦，生有子女，與胡人往來周旋，好似樂不思蜀的狀態。匈奴不複嚴防，騫竟與堂邑父等伺隙西逃，奔入大宛國境。大宛在月氐北麵，為西域中列國，地產善馬，又多葡萄苜蓿。騫等本未識路徑，亂闖至此，當由大宛人把他截留。彼此問答，才得互悉情形，大宛人即報知國王。國王素聞漢朝富庶，但恨路遠難通，一聞漢使入境，當即召見，詢明來意。騫自述姓名，並言奉漢帝命，遣使月氐，途次被匈奴羈留，現幸脫身至此。請王派人導往月氐，若交卸使命，仍得還漢，必然感王厚惠，願奉重酬。大宛王大喜，答言此去月氐，還須經過康居國，當代為通譯，使得往達雲雲。騫稱謝而出，遂由大宛王遣人為導，引至康居。康居國同在西域，與大宛毗鄰，素來交好。既由大宛為騫介紹，樂得賣個人情，送他過去，於是騫等得抵月氐國。月氐自前王陣亡，另立王子為主，王夫人為輔，西入大夏，據有全土，更建一大月氐國。大夏在媯水濱，地勢肥沃，物產豐饒，此時為月氐所據，坐享安逸，遂把前時報仇的思想，漸漸打消。騫入見國王，談論多時，卻沒有什麼效果。又住了年餘，始終不得要領，隻好辭歸。歸途複入匈奴境，又被匈奴兵拘去，幸虧騫居胡有年，待人寬大，為胡兒所愛重，方得不死。會匈奴易主，叔侄交爭，即伊稚斜單於與兄子於單爭國，事見前文。國中未免擾亂，騫又得乘隙南奔，私挈胡地妻子，與堂邑父一同歸漢，進謁武帝，繳還使節。
武帝拜騫為大中大夫，號堂邑父為奉使君。從前騫同行百人，或逃或死，大率無存，隨歸隻有二人，惟多了一妻一子，總算是不虛此行，不怕故妻吃醋麼？及定襄一役，騫熟諳胡地，不絕水草，應得積功封侯。回應前回。他卻雄心未厭，又想冒險西行，再去一試，乃入朝獻議道：“臣前在大夏時，見有邛竹杖蜀布，該國人謂買諸身毒。身音捐，毒音篤，即天竺二字之轉音。臣查身毒國，在大夏東南，風俗與大夏相似，獨人民喜乘象出戰，國瀕大川。依臣窺測，大夏去中國萬二千裏，身毒又在大夏東南數千裏，該地有蜀物輸入，定是離蜀不遠。今欲出使大夏，北行必經過匈奴，不如從蜀西進，較為妥便，當不至有意外阻礙了。”武帝欣然依議，複令騫持節赴蜀，至犍為郡，分遣王然於柏始昌呂越人等四路並出，一出，一出，一出邛，一出。音見前。等部，本皆為西夷部落，歸附漢朝。見六十四回。但自元朔四年以來，內外不通，又多反側，此次漢使假道，又被中阻，北路為氐所梗，南路為音舍及昆明所塞。昆明雜居夷種，不置君長，毫無紀律，見有外人入境，隻知殺掠，不問誰何。漢使所齎財物，多被奪去，不得已改道前行，趨入滇越。滇越亦簡稱滇國，地有滇池，周圍約三百裏，因以為名。滇王當羌，為楚將軍莊後裔，莊嚐略定滇地，因楚為秦滅，留滇為王，後來傳國數世，與中國隔絕多年，不通聞問。及見漢使趨入，當麵問訊，才知漢朝地廣民稠，乃好意款待漢使，代為覓道。嗣探得昆明作梗，無法疏通，乃回複漢使，返報張騫。騫亦還白武帝。
武帝不免震怒，意欲往討，特就上林鑿通一池，號為昆明池，使士卒置筏池中，練習水戰，預備西討。一麵複擢霍去病為驃騎將軍，使他帶領萬騎，出擊匈奴。去病由隴西出擊，迭攻匈奴守砦，轉戰六日，逾焉支山，深入千餘裏，殺樓蘭王，梟盧侯王，擒住渾邪王子，及相國都尉，奪取休屠王祭天金人，斬獲虜首八千九百餘級，始奏凱還京。武帝賞去病功，加封食邑二千戶。