元朔三年(前126年)初，軍臣單於死了，其弟左穀蠡王伊稚斜自立為單於，進攻軍臣單於的太子於單。於單失敗逃漢。張騫便趁匈奴內亂之機，帶著自己的匈奴族妻子和堂邑父，逃回長安。這是張騫第一次出使西域。從武帝建元二年(前139年)出發，至元朔三年(前126年)歸漢，共曆十三年。出發時是一百多人，回來時僅剩下張騫和堂邑父二人。所付出的代價是何等高昂！
張騫這次遠征，僅就預定出使西域的任務而論，是沒有完成。因為他未能達到同大月氏建立聯盟，以夾攻匈奴的目的。如從其產生的實際影響和所起的曆史作用而言，無疑是很大的成功。自春秋以來，戎狄雜居涇渭之北。至秦始皇北卻戎狄，築長城，以護中原，但其西界不過臨洮，玉門之外的廣闊的西域，尚為中國政治文化勢力所未及。張騫第一次通使西域，使中國的影響直達蔥嶺東西。自此，不僅現今中國新疆一帶同內地的聯係日益加強，而且中國同中亞、西亞，以至南歐的直接交往也建立和密切起來。後人正是沿著張騫的足跡，走出了譽滿全球的“絲綢之路”。張騫的“鑿空”之功，是應充分肯定的。
（四）深遠影響
張騫第一次出使西域，既是一次極為艱險的外交旅行，同時也是一次卓有成效的科學考察。張騫第一次對廣闊的西域進行了實地的調查研究工作。他不僅親自訪問了位處新疆的各小國和中亞的大宛、康居、大月氏和大夏諸國，而且從這些地方又初步了解到烏孫(巴爾喀什湖以南和伊犁河流域)、奄蔡(裏海、鹹海以北)、安息(即波斯，今伊朗)、條支(又稱大食，今伊拉克一帶)、身毒(又名天竺，即印度)等國的許多情況。回長安後，張騫將其見聞，向漢武帝作了詳細報告，對蔥嶺東西、中亞、西亞，以至安息、印度諸國的位置、特產、人口、城市、兵力等，都作了說明。這個報告的基本內容為司馬遷在《史記。大宛傳》中保存下來。這是中國和世界上對於這些地區第一次最翔實可靠的記載。至今仍是世界上研究上述地區和國家的古地理和曆史的最珍貴的資料。
漢武帝對張騫這次出使西域的成果，非常滿意，特封張騫為太中大夫，授堂邑父為“奉使君”，以表彰他們的功績。
他第一次以漢朝使者的身份，與西域的一些國家交往，溝通了漢朝與西域各國之間的聯係。曆史上稱他的這次出使是“鑿空（孔）”，意思是張騫打通了中原通往西域的孔道。與西歐諸國正式開始了友好往來，促進了東西經濟文化的廣泛交流，開拓了從中國甘肅、新疆到今阿富汗、伊朗等地的陸路交通，後來，這條出玉門關，經天山南北路，越過蔥嶺，到達中亞或者更遠地方的通道，成了千古傳頌的絲綢之路。
這次出使雖然沒有達到漢武帝要求的政治目的，但是通過他的旅行觀察，卻獲得了有關西域各國極為豐富的地理知識。使生活在中原內地的人們了解到西域的實況，張騫把這些地理知識寫成報告上奏漢武帝，後來司馬遷即據此寫成了《史記。大宛列傳》，得以保存至今。這次出使西域，激發了漢武帝“拓邊”的雄心，發動了一係列抗擊匈奴的戰爭。從而在世界版圖上改變了整個世界的發展進程。
中國精美的手工藝品，特別是絲綢、漆器、玉器、銅器傳列西方，而西域的土產如苜蓿、葡萄、胡桃（核桃）、石榴、胡麻（芝麻）、胡豆（蠶豆）、胡瓜（黃瓜）、大蒜、胡蘿卜，各種毛織品、毛皮、良馬、駱駝、獅子、駝鳥等陸續傳入中國。西方的音樂、舞蹈、繪畫、雕塑、雜技也傳入中國，對中國古代文化藝術產生了積極的影響。
綜上所述，張騫奉詔出使西域，是中國曆史上第一位走出國門，開展外交活動的外交活動家。他不僅第一次打開了古老中國的大門，開辟了國與國進行平等互利、友好往來的"絲綢之路"，促進了中華民族與中亞、西亞、南亞及歐洲等國家的經濟、文化、政治等各方麵的交流與合作，為推動世界文明進步和社會發展做出了卓越的貢獻，同時，其外交實踐構建了國與國之間平等往來、友好相處的基本原則，為後世國家之間開展外交活動奠定了思想基礎，對當今世界外交活動的基本準則的形成與發展提供了依據，產生了深遠影響，並將繼續發揮更大作用；也為後世的外交使節開展外交活動建立了一座豐碑，成為後世外交工作者的行為楷模。