張騫第一次以漢朝使者的身份，溝通了漢朝與西域各國之間的聯繫，歷史上稱這次出使為「鑿空」。張騫因此成為中國走向世界的第一人。
在漢代以前，西域對幾乎所有中原人而言都是十分陌生的神秘地方。西漢初年的時候，人們逐漸從東西往來的行商的描述中瞭解到西域的一些情況，仍很有限。
公元前138年，終於有一位中原勇士，率先向這塊未知的地方發出挑戰，他就是張騫（公元前195-114年）。 張騫出使西域，不是他個人的願望，而是當時西漢王朝政治上的要求。
據《史記·大宛列傳》記載，張騫是漢中人，陳壽說是「漢中成固（今陝西城固縣）人」，建元年中為郎。此時正是漢武帝時期，國家強盛，但仍然受到北方強大的匈奴的威脅。
為了擺脫匈奴的威脅，漢武帝想派使者去聯絡西域各國，特別是與匈奴有矛盾的大月氏（今蘇聯烏茲別克、塔吉克），共伐匈奴。為此，漢武帝「乃募能使者」。
張騫「以郎應募，使月氏」。隨行的人除堂邑父外，共有100多人。張騫這次出使，由於帶有重大的政治目的，自然會受到匈奴的阻撓，會有各種艱險。
建元二年（公元前139年），張騫一行人出隴西（今甘肅臨洮南）途徑匈奴時，被匈奴抓獲，扣留。扣壓不是幾天、幾月，而是10年。匈奴人給他娶妻生子，想以此拴住張騫，老死匈奴。然而張騫「持漢切不失，」念念不忘身負的使命。
在被扣押期間，他採取韜晦之計，使匈奴人放鬆警惕，放寬對他的監禁。這一計果然有效，張騫抓住一個機會和少數隨從逃跑，「西走數十日至大宛」。
大宛國王早就想跟富饒的西漢交往，聽說張騫來了，很高興，問他：「你要到哪裡去？」張騫答：「我要出使月氏，沒想到中途匈奴人阻道。現在我逃出來了，希望國王派人送我去月氏。如果你這樣做了，我回漢朝後告訴漢王，漢王定會用很多財物感謝你。」
大宛國王滿口答應，派人把張騫護送到康居，由康居轉送大月氏，到大月氏以後，發現情況有變化。老國王被匈奴人殺害，立太子為王，征服了大夏。新國王認為，大月氏土地肥美，人民安居樂業，而且離漢朝太遠，沒有必要定要報復匈奴。張騫沒轍，又從大月氏回大夏。
元朔元年（公元前128年），張騫取道崑崙山北麓，青海柴達木盆地的羌族居住區回國。由於羌族被匈奴控制，張騫在東歸返回的途中，再次被匈奴抓獲，後又趁匈奴內亂逃回長安，歷盡千辛萬苦，前後用了十三年時間。
出發時帶著隨從一百人，返回時，只剩甘父一人同行，付出了很高的代價。為了表彰張騫的功績，漢武帝封他為太中大夫，堂邑父為奉使君。 張騫這次出使，經歷了許多國家，知道了西域的許多情況。
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繫。歷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。
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瞭解到西域的實況。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（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，發動了一系列抗擊匈奴的戰爭。 元朔六年（公元前123年），由於張騫隨軍與匈奴作戰有功，被漢武帝封為博望候。
元狩元年（公元前122年），張騫又向漢武帝報告：「大臣大夏時，見邛竹杖，蜀布。問悅：『安得此？』大夏國人悅：『吾賈人往市之身毒。身毒在大夏東南可數千里，其俗士著，大與大夏同，而卑溫暑熱雲。其人民乘象以戰，其國臨大水焉。』以騫度之，大夏去漢萬二千里，居漢西南。今身毒國又居大夏東南數千里，有蜀物，此其去蜀不遠矣。今使大夏，從羌中，險，羌人惡之；少北，則為匈奴所得；從蜀宜徑，又元寇。」
從這段話知道，張騫從地理方向及距離上首次作出了一個大膽的推測，即身毒（今印度）去蜀不遠，如果從蜀身去身毒，再從身毒去大夏，則既無寇，路又直。
漢武帝聽了這番話很高興，當即要張騫去辦這件事。張騫從蜀郡、犍為郡派使者，分四路向西南進發。各路只行了一兩千里便受阻，各地少數民族語言不通，缺乏交往，互相不瞭解，不讓漢使通過。
張騫這次旅行雖然沒有打通從西南去印度的通路，但已打聽到在昆明西邊千里之外，有一個乘象的滇越國（今雲南騰沖一帶），四川的商人常常到那裡做生意。可見，從中國西南去印度的道路早就有了。
這些地理知識，為今後進一步開拓西南地區打下了基礎。同時也證明，張騫設想的路線是完全正確的，只是由於社會條件的局限，未能實現。
公元前119年，漢王朝為了進一步聯絡烏孫，斷「匈奴右臂」，便派張騫再次出使西域。這次，張騫帶了三百多人，順利地到達了烏孫。並派副使訪問了康居、大宛、大月氏、大夏、安息（今伊朗）、身毒（今印度）等國家。但由於烏孫內亂，也未能實現結盟的目的。
儘管張騫這次出使也沒能立即與烏孫結成軍事聯盟，但雙方在政治上和經濟上的聯繫變得頻繁而密切。烏孫回訪使者一起到達長安，並把他們看到的中原王朝的繁榮在烏孫廣為傳講。漢朝與烏孫之間農牧產品的交流蓬勃開展起來，最終確立了和親關係。
漢武帝派名將霍去病帶重兵攻擊匈奴，消滅了盤踞河西走廊和漠北的匈奴，建立了河西四郡和兩關，開通了絲綢之路。並獲取了匈奴的「祭天金人」，帶回長安。
張騫回國後升為大行，列於九卿。一年以後，這位功勳卓越的旅行探險家和外交家便去世了。不久，他派遺的副使也陪同各國使者來到長安，從此，中國通西域的道路完全打通。來往使者絡繹不絕。為了紀念張騫通西域的功績，「其後使往者皆稱博望候。」
張騫通西域的意義，不僅豐富了中國人的地理知識，擴大了中國人的地理視野，而且直接促進了中國和西方物質文化交流，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、胡蘿蔔，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。
張騫不畏艱險，兩次出使西域，溝通了亞洲內陸交通要道，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，開拓了從我國甘肅、新疆到今阿富汗、伊朗等地的陸路交通，即著名的「絲綢之路」，完全可稱之為中國走向世界的第一人。