大宛的事跡，從張騫開始發現。張騫，漢中人。漢武帝建元年間任郎官。那時，武帝問投降的匈奴人，都說匈奴擊破了月氏，拿月氏王的頭顱當作飲酒的器皿，月氏逃亡遠去，經常在心中仇恨匈奴，但沒有人和他們一道攻打匈奴。漢朝正打算滅掉匈奴，聽到了這話，於是想派使者和月氏聯繫。但是，去月氏的途中一定要經過匈奴境內，朝廷就招募能夠充當使者的人。張騫以郎官的身份去應招，被派去出使月氏，同堂邑氏的胡奴名甘父的一起從隴西出發。在經過匈奴境內的時候，被匈奴人抓住，送往單于那裡。單于扣留了他們，說：「月氏在我的北面，漢朝怎麼能派使者去呢？我想派人出使越地，漢朝能聽任我這樣做麼？」把張騫扣留了十多年，讓他娶了妻子，生了兒子，但張騫仍然手持漢朝的使節，沒有拋失過。
在匈奴居留期間，匈奴對他戒備越來越鬆了，張騫趁機和他的隨從逃往月氏。他們向西走了幾十天來到大宛。大宛王早就聽說漢朝物產富饒，想要交往，但沒能夠，見了張騫，心裡歡喜，問道：「你要到哪裡去？」張騫說：「我為漢朝出使月氏，卻被匈奴人截留。現在逃出來，望大王您派人引導送我去月氏。我如果能到那裡，返回漢朝，漢朝一定會拿相當多的禮物送給您。」大宛王認為不錯，就派人一路送他，到了康居。康居又輾轉送他到大月氏。當時，大月氏王已被匈奴所殺，他的太子被立為王。征服大夏後，全部佔據了他們的地方，土地肥沃，物產豐富，少有寇賊，所以大月氏王耽於安適、享樂，又自以為遠離漢朝，一點都沒有對匈奴復仇之意。張騫從月氏到大夏，竟然得不到同月氏王結盟的允諾。
張騫在月氏、大夏呆了一年多，然後回國。他沿著崑崙山、阿爾金山的北麓東行，想從羌人地區經過而回到長安，又被匈奴人抓住。居留了一年多，單于去世，左谷蠡王攻打單于的太子而自立為單于。匈奴內亂，張騫和他的匈奴妻子、堂邑父一同逃亡回到漢。漢任命張騫為太中大夫，堂邑父為奉使君。
張騫為人堅強有毅力，寬厚，以誠信待人，外族人都喜歡他。堂邑父本是匈奴人，擅長射箭，窘困時就射獵禽獸來供給食物。起初，張騫出發的時候有一百多人，在外十三年，僅他和堂邑父兩人得以回歸。
張騫親身所到的地方有大宛、大月氏、大夏、康居，並且還從傳說中聽到它們附近的五、六個大國的情況，他都把這些向天子報告了。張騫說：
大宛在匈奴的西南方，在漢朝的正西方，離漢約有一萬里遠。那裡的民俗安土重遷，從事農耕，種植稻和麥。生產葡萄酒。盛產良馬，馬出汗如血，它的祖先是天馬的兒子。有城鎮和房屋。有大大小小七十多座城附屬於大宛，百姓約有幾十萬。那裡的兵器是弓和矛，人們騎馬射箭。大宛的北邊是康居，西面是大月氏，西南邊是大夏，東北邊是烏孫，東面是扞深、于闐。于闐的西邊，水都向西流，注入西海；于闐東邊的河水都向東流，注入鹽澤。鹽澤的水潛流於地下，它南邊是黃河的發源地。那兒盛產玉石，黃河水流入中國。樓蘭、姑師這些地方都有城郭，靠近鹽澤。鹽澤距離長安約有五千里。匈奴的右邊正居住在鹽澤以東，一直到隴西的長城，南邊緊連著羌，隔離了通往漢朝的道路。
烏孫在大宛的東北約有二千里遠，人民不定居，遊牧，和匈奴的風俗相同。能拉弓射箭的士兵有幾萬人，作戰勇敢。以前臣服匈奴，到強大後，就取回被束縛在匈奴的親屬人質，不願去朝拜匈奴。
康居在大宛的西北邊大約二千里，人民不定居，和大月氏的風俗大多相同。能拉弓射箭的士兵有八九萬人。和大宛國相鄰。國家很小，南邊受牽制臣服於月氏，東邊受牽制臣服於匈奴。
奄蔡在康居西北邊大約二千里，人民不定居，和康居的風俗大多相同。能拉弓射箭的士兵有十多萬人。緊靠著大窪地，沒有邊際，大概是北海吧。
大月氏在大宛西邊二三千里，居住在媯水的北面。它的南邊是大夏，西邊是安息，北邊是康居。人民不定居，遊牧遷徙，和匈奴風俗相同。能拉弓射箭的士兵有一二十萬人，以前強大時，輕視匈奴，到了冒頓立為單于，打敗了月氏，到匈奴老上單于時，殺死了月氏王，拿他的頭顱作為飲酒器皿。開始時，月氏居住在敦煌、祁連一帶，到了被匈奴打敗後，就遠遠地離開，經過宛，向西攻打大夏並使它臣服了自己，於是建都在媯水的北面，設置了王庭。那些余留下的沒能離去的一部分百姓，守衛著南山和羌人居住的地方，被稱為小月氏。
安息在大月氏西邊約幾千里。那裡民俗安土重遷，從事農耕，種植稻和麥，生產葡萄酒。它的城鎮如同大宛一樣。它附屬有大大小小幾百座城鎮，國土方圓有幾千里，是最大的國家。緊靠著媯水，有集市，人民做買賣依靠車和船隻，運載貨物到附近國家或幾千里以外的地方。用銀作為錢，錢幣鑄成像國王面貌，國王死了就更換錢幣，是為了要模仿國王面貌。在皮革上橫著作記號作為文字記載。它的西邊是條枝，北邊有奄蔡、黎軒。
條枝在安息的西面有幾千里，緊挨著西海。天氣炎熱、潮濕。從事農耕，種植水稻。那裡有大鳥，產的蛋像酒甕一樣大。人口很多，有的地方往往有小君長，而安息役使管轄他們，把它當作外圍國家。國人精通幻術。安息的老年人聽說條枝有弱水、西王母，可是從沒有見過。
大夏在大宛西南面二千餘里媯水的南邊。那兒民俗定居，有城郭房屋，和大宛的風俗相同。沒有大君長，往往是每個城鎮設置小君長。這個國家軍隊軟弱，害怕打仗。人民善於做買賣。到大月氏西遷的時候，打敗了它，統治了整個大夏。大夏百姓很多，大約有一百多萬。它的國都叫藍市城，有集市，販賣各種貨物。它的東南邊有身毒國。
張騫說：「臣在大夏的時候，看到邛地的竹杖、蜀地產的布料。我問他們說：『怎麼得到這些東西呢？』大夏國的人說：『我們的商人去身毒買的。身毒在大夏東南面約幾千里。那兒民俗定居，和大夏風俗大多相同，而且地勢低，天氣潮濕、炎熱。那兒的人民騎大象來作戰。他們國家臨近大水。』根據我的推測，大夏距離漢一萬二千里，位於漢的西南邊。現在身毒國又位於大夏東南面幾千里，那裡有蜀地的物產，那它離蜀郡不遠了。如今出使大夏，從羌人居住區經過，地勢險要，羌人討厭這樣做；要是稍微向北走，就會被匈奴人俘獲；從蜀郡走應該是直路，又沒有強盜。」天子聽說大宛和大夏、安息之類都是大國，有很多奇珍異寶，人民定居，與漢朝人的生活很相似，而且兵力薄弱，看重漢朝的財物；北邊有大月氏、康居之類國家，軍隊強大，可以用財物來疏通，給它們好處，使它們來朝拜。況且如果真能用道義來使它們歸屬，就能夠擴大萬里的土地，經過輾轉翻譯，招來不同風俗的人們，漢朝天子的聲威和恩德就會遍及於四海。天子心中高興，認為張騫的話很對，於是命令張騫從蜀郡的犍為派遣秘密行動的使者，分四路同時出發：一路從出發，一路從冉出發，一路由徙起程，一路由邛、筰起程，都各自行走一二千里。結果北方那一路被氐、筰阻攔，南方那一路被巂、昆明隔絕。昆明之類的國家沒有君長，善於搶劫，常常殺害、掠奪漢朝的使者，漢朝使者終於沒能通過。但是，聽說昆明西邊約一千多里有個人們都騎象的國家，名叫滇越，而蜀地的商人偷運出境的物品時，有的到過那裡，於是漢朝為了尋找通往大夏的道路，開始和滇國往來。以前，漢朝想和西南夷溝通，因花費太多，道路不暢通，所以作罷了。到了張騫說可以溝通大夏時，就又重新從事溝通西南夷的事情。
張騫以校尉的身份跟隨大將軍衛青攻打匈奴，他知道有水草的地方，因而軍隊能夠不受困乏，於是封張騫為博望侯。那一年是元朔六年。第二年，張騫任衛尉，和李廣將軍一同從右北平出發去攻打匈奴。匈奴軍隊包圍住李廣，李廣的軍隊損失慘重；而張騫的軍隊耽誤了時間，他被判為斬刑，花錢贖罪，成為平民。那一年漢朝派驃騎將軍霍去病在西邊打敗了匈奴軍隊幾萬人，來到祁連山下。第二年，渾邪王率領屬下百姓向漢朝投降，從此金城、河西的西邊一直到鹽澤一帶，再也沒有匈奴人了。匈奴有時派偵察兵來，可是這事也很少了。那以後兩年，漢朝軍隊把匈奴單于擊退至大沙漠以北。
這以後，天子屢次問張騫大夏之類的事。張騫已經失去侯爵，於是說：「臣居留在匈奴時，聽說烏孫王號昆莫，昆莫的父親，是匈奴西邊一個小國的國王。匈奴人攻打並殺死了他的父親，而昆莫出生，被扔在野地上。鳥叼著肉飛在他上面，狼去哺乳他。匈奴單于覺得奇怪，認為他是神，把他收養了，讓他長大。到他成年後，讓他帶兵打仗，屢有戰功，單于又將他父親屬下的百姓交付給昆莫，讓他長久地守衛在西邊。昆莫收養了他的百姓，攻打附近的小城鎮，能拉弓射箭的士兵有幾萬人，熟習作戰。匈奴單于死後，昆莫於是率領他的人民遠遠地遷移，獨立，不願去朝拜匈奴。匈奴派出奇制勝的軍隊去攻打，沒有獲勝，認為昆莫是神人而遠離了他，對他採取約束牽制的辦法，不經常攻打。如今匈奴單于剛被漢朝打得很疲憊，而以前渾邪王的領地又沒人守衛。蠻夷的習俗是貪圖漢朝的財物，現在如果趁這個時機用豐厚的禮物來贈送烏孫王，招引他再往東來，居住於原渾邪王的土地，和漢朝結為兄弟，根據情勢來看，應該聽從這樣的，聽從了就是把匈駐右邊的一隻臂膀斬斷了。聯合了烏孫以後，從它往西大夏等國都可以招引來而作為外臣屬國。」天子認為很對，任命張騫為中郎將，率領三百人，每人兩匹馬，牛羊幾萬隻，攜帶錢財布帛，價值幾千萬；還配備了好多名持節杖的副使，如果道路可通，就派他們到附近的國家去。
張騫到了烏孫後，烏孫王昆莫用拜見匈奴單于的禮節來接待漢朝使者，張騫內心很羞愧，知道蠻夷稟性貪婪，於是說：「天子贈送禮物，大王不拜謝，就把禮物退回來。」昆莫就起身拜謝賞賜，其他做法照舊。張騫把自己出使的意圖告訴昆莫說：「烏孫能夠向東居住在渾邪王的土地上，那麼漢朝就送一位諸侯的女兒給昆莫做夫人。」這時烏孫國已經分裂，國王年紀大，又離漢朝太遠，不知道它的大小，一直臣服於匈奴已經很長時間了，況且又接近匈奴，他們大臣都害怕匈奴，不想遷走，國王不能獨自作出決定。張騫因而沒能得到昆莫的明確表態。昆莫有十多個兒子，中間有個兒子叫大祿，強悍，善於指揮軍隊，帶領軍隊在別處居住，有一萬多騎兵。大祿的哥哥是太子，太子有個兒子叫岑娶，而太子很早就去世了。他臨死的時候對父親昆莫說：「一定要把岑娶立為太子，不要讓別人替代他。」昆莫哀傷地答應了他，終於把岑娶立為太子。大祿為自己不能取代太子而發怒，於是糾集他的兄弟們，率領他的軍隊造反了，計劃攻打岑娶和昆莫。昆莫年老，常常害怕大祿殺了岑娶，就給岑娶一萬多騎兵，讓他在別處居住，而昆莫有一萬多騎兵作自衛，這樣國家人民一分為三，而大體上仍是歸屬昆莫，昆莫也因此不敢對張騫獨自做主定約。
張騫於是分派副使出使大宛、康居、大月氏、大夏、安息、身毒、于闐、扜深和旁邊的國家。烏孫國派出嚮導和翻譯送張騫回國，張騫和烏孫派出的使者幾十人，馬幾十匹，一同去漢朝，報答漢天子，順便讓他們深視漢朝，知道它的廣大。
張騫回到朝廷，被任命為大行，官位是列於九卿。一年多後，張騫去世。
烏孫的使者看到漢朝人口眾多，財物豐足後，回去向他們國家報告，他們國家於是更重視漢朝。那以後一年多，張騫派出去溝通大夏等國的使者，大都和所去國家的人一同回來，於是西北各國開始和漢朝有了交往。然而這種交往是張騫開創的，那以後出使西域的人都號稱為博望侯，據此來取信於外國，外國也因此而信任他們。
自從博望侯張騫死後，匈奴聽說漢朝和烏孫交往，很生氣，想攻打烏孫。到漢朝出使烏孫，那些使者從它南邊出使到大宛、大月氏，使者接連不斷，烏孫就感到害怕，派使者向漢朝獻馬匹，希望能夠娶漢朝諸侯的女兒作妻子，同漢朝結為兄弟。天子向大臣們徵求意見，大臣都說：「一定要先讓他們送上聘禮，然後才把諸侯女兒嫁過去。」先前，天子打開《易》來占卜，卜辭說：「神馬當從西北來。」得到烏孫的好馬後，就命名叫「天馬」。到得了大宛的汁血馬，越發健壯，就把烏孫馬改名為「西極」，把大宛馬命名為「天馬」。這時漢朝開始修築令居以西的長城亭障，開始設置酒泉郡來和西北各國交往。於是加派使者到安息、奄蔡、黎軒、條枝、身毒各國。而天子喜歡大宛馬，出使大宛的使者更是絡繹不絕。那些出使外國的使者一批大的有幾百人，小的有一百多人，人們所攜帶的東西與博望侯時大致相同。那以後出使之事習以為常，人數逐漸減少。漢朝通常一年中要派出的使者，多的有十多次，少的有五六次。遠的地方，使者八九年回來，近的地方幾年就回來了。
這時漢朝已經消滅了南越，蜀、西南夷都受到震動，請求漢朝派遣官吏加以管轄和入朝拜見天子。漢朝於是設置益州、越羥、羥柯、沈黎、汶山各郡，希望土地連成一片，向前通往大夏。於是漢朝一年內就派使者柏始昌、呂越人等十幾批，從這幾個剛設置的郡出發到大夏，但又都被昆明阻攔，使者被殺，錢物被搶，終究沒能夠通往到大夏。於是漢朝派遣三輔的犯人，再加上巴蜀士兵幾萬人，派郭昌、衛廣兩位將軍前去攻打昆明阻攔漢朝使者的人，殺死和俘虜幾萬人後就離去。那以後派出使者，昆明又進行搶殺，終於沒能夠通過。而北邊經過酒泉到大夏，使者已經很多，外國對得到漢朝的布帛財物越來越感到不滿足，不看重這些東西了。
自從博望侯因為開通和外國的交往道路而獲得尊貴，那以後跟隨出使的官吏和士兵都爭著上書，陳述外國奇珍之物、怪異之事和利害之情，請求當使者。天子認為外國非常遙遠，不是人人都樂於前往，就接受他們的要求，頒給他們使節，招募官吏和百姓而不問他們的出身，為他們配備好隨行人員而送他們出發，來擴大溝通外國的道路。出使歸來的人不能不出現侵吞布帛財物的情況，以及使者違背天子旨意的事情，天子認為他們熟悉西域情況，就常常深究他們的罪行，來激怒他們，讓他們出錢贖罪，再次要求充任使者。這樣求使的念頭循環無窮，因而他們也就輕率犯法。那些官吏士卒也常常反覆極力推許外國有的東西，說大話的人被授予正使，說話不那麼誇大的人被授予副使，所以那些胡說八道、沒有品行的人都爭著來倣傚。那些出使的人都是貧窮人家的孩子，把官府的贈送禮物佔為己有，想用低價收購貨物在外國獲取私利。外國人也討厭漢朝的使者每個人的言辭都輕重不實，考慮到漢朝軍隊離得遠，不能來到，因而斷絕他們的食物，使漢朝使者遭受困苦。漢朝使者生活困乏，斷絕食物，因而對西域各國產生了積怨，以至於相互攻擊。樓蘭、姑師是小國，處於交通要道，攻擊劫持漢朝使者王恢等尤其厲害。而匈奴的騎兵經常攔擊出使西域的人。使者爭相詳談外國的危害，都有城鎮，兵力薄弱容易攻打。於是天子派遣從驃侯趙破奴率領屬國騎兵和各郡士兵幾萬人，來到匈河水，想要攻打匈奴，匈奴軍隊都離去了。第二年，攻打姑師，趙破奴和輕騎兵七百多人先到達，俘虜了樓蘭王，於是攻陷了姑師。憑借勝利的軍威圍困了烏孫、大宛等國。回漢朝後，封趙破奴為浞野侯。王恢屢次出使，被樓蘭搞得很苦，他跟天子說起，天子就派軍隊讓王恢輔佐趙破奴打敗了樓蘭，王恢被封為浩侯。於是，漢朝在酒泉修築亭鄣，直修到玉門關。
烏孫用一千匹馬來聘娶漢朝姑娘，漢朝派皇族江都王劉建的女兒嫁給烏孫王作妻子，烏孫王昆莫讓她做右夫人。匈奴也派遣公主嫁給昆莫，昆莫讓她做左夫人。昆莫說：「我年紀大了。」於是讓他的孫子岑娶娶公主為妻。烏孫盛產馬匹，那裡富人家的馬多至四五千匹。
以前，漢朝使者到安息，安息王命令有關人員率領二萬騎兵到東部邊界上來迎接。東部邊界距離國都有幾千里遠。從動身到走到國都，要經過幾十座城鎮，百姓相連，人口很多。漢朝使者回來，安息就接著派使者跟隨漢使者來觀察漢朝領土的廣大，把大鳥蛋和黎軒善變魔術的人獻給漢朝。至於大宛西邊的小國潛、大益，大宛東邊的姑師、扜深、蘇薤等國，都跟隨漢使者來獻貢品和拜見天子。天子很高興。
漢朝使者尋到了黃河源頭，黃河的河源出于于闐，那裡的山盛產玉石，使者們采運回來，天子考查古代的圖書，命名黃河發源的山叫崑崙山。
這時，天子正屢次到海邊地帶視察，就每次都讓外國客人跟隨在他後面，人多的大城市就安排經過，並且散發財物布帛來賞賜他們，用豐厚的酒餚重重地款待他們，來展示漢朝的富有。於是大規模地搞角抵戲，展出奇怪的表演和那些怪物，圍觀的人很多，天子便進行賞賜，聚酒成池，掛肉成林，讓外國客人遍觀各地倉庫的儲藏物資，表現漢朝的廣大，使他們傾慕、吃驚。到了增加那些魔術的精巧技藝後，角抵和奇戲每年都有新變化，更加興盛，就從這時開始。
西北地區的外國使者，換來換去，往來不斷。大宛以西的國家，都自認為離漢朝遠，還驕傲放縱，安逸自適，漢朝還不能用禮來使他們屈服，聽任管束、指使。從烏孫以西到安息因為靠近匈奴，匈奴使月氏處於困擾之中，匈奴使者拿著單于的一封信，那麼各國都供給他食物，不敢阻留而使其受苦。至於漢朝使者，不拿出錢物就無法得到食物，不買牲口就不能坐騎。之所以這樣，因為他們離漢朝遠，並且漢朝財物豐足，所以一定要購買才能得到想要的東西，但也是因為他們怕匈奴使者甚於漢朝使者。大宛左右的國家都用葡萄造酒，富人家裡儲藏的酒多至一萬多石，年代久的幾十年都不壞。那裡民俗喜歡飲酒，馬喜歡吃苜蓿。漢朝使者把它們的種子拿回來，於是天子開始在肥沃的土地上種植苜蓿、葡萄。至於得到的天馬多了，外國使者來得多了，那離宮別苑旁邊都種上了葡萄、苜蓿，一望無盡。從大宛以西到安息，各國雖然語言大不相同，可是風俗大多相似，彼此可以相互瞭解。那裡人都深眼窩，多鬍鬚，善於做買賣，連一分一錢都要爭執。當地風俗尊重女子，女子說的話，丈夫就絕對不能偏離。那裡都沒有絲和漆，不懂得鑄錢和器皿。到了漢朝使者逃亡士卒投降了他們後，教他們製作兵器和器皿。他們得到了漢朝的黃金、白銀，常常用來作器皿，不用來作錢幣。
漢朝使者出使西域的多了以後，那些自少年時就隨從出使國外的人，大多向天子匯報熟悉的情況，說：「大宛有好馬在貳師城，他們藏著不肯給漢使者。」天子喜歡上了大宛馬，聽了心裡很快意，就派壯士車令等人拿著千金和金馬，來向大宛王求貳師城的好馬。大宛國已經有很多漢朝的東西，大宛王和大臣商議說：「漢朝離我們很遠，而經過鹽澤來我國屢有死亡之事發生，若從北邊來又會有匈奴侵擾，從南邊來又缺少水草之地。而且往來沒有城邑，飲食很缺乏。漢朝使者每批幾百人來，常常因為缺乏食物，死亡超過半數，這樣怎麼能有大軍隊前來呢？他們對我們無可奈何。況且貳師城的馬，是大宛的寶馬！」於是大宛王不肯把馬給漢使者。漢使者生氣，指責大宛王，用椎擊打金馬然後離去。大宛的貴族官員發怒說：「漢使者太輕視我們了！」送漢使者離去，命令大宛東邊的郁成國攔擊並殺死漢使者，奪取他的財物。於是天子十分憤怒。幾位曾經出使過大宛的人，如姚定漢等說大宛兵力薄弱，如果用漢朝軍隊，不超過三千人，用強弓勁弩射擊他們，就能全部俘獲大宛的軍隊。因為天子已經派浞野侯攻打樓蘭，他率領七百名騎兵先到了樓蘭，俘虜了樓蘭王，所以天子認為姚定漢等的話不錯，並且想封寵姬李夫人的家人為侯，就任命李廣利為貳師將軍，調發屬國六千名騎兵，以及各郡國品行惡劣的少年幾萬人，率領前往攻打大宛。希望是到貳師城獲取好馬，所以號為「貳師將軍」。趙始成任軍正，原來的浩侯王恢當軍隊的嚮導，而李哆任校尉，掌管軍中大事。這一年是太初元年。這時關東蝗蟲為害嚴重，飛到西邊的敦煌。
貳師將軍李廣利的軍隊已經向西渡過了鹽水，沿途的小國都很恐慌，各各堅守城池，不肯供給食物。漢軍攻打它們，沒能攻下。攻下城來就能得到食物，攻不下的，過幾天就離去。等到到了郁成，到達那裡的士兵不超過幾千人，都飢餓疲憊。漢軍攻打郁成，郁成軍隊大敗漢軍，漢軍被殺傷的很多。貳師將軍李廣利和李哆、趙始成等人商議：「到郁成還沒能夠攻下，何況到他們的國都呢？」就帶軍隊返回。一去一回花了兩年。他們回到敦煌，士兵已經不超過十分之一二。李廣利派使者向天子報告說：「道路遙遠又常常缺少食物；況且士兵不擔憂戰鬥，只擔憂飢餓。人數少，不足以攻取大宛。希望暫且退兵，增加派遣軍隊再前去。」天子聽後，十分生氣，派使者到玉門關阻攔，說軍隊有敢進入玉門關的，就斬殺！貳師將軍李廣利害怕，於是就停留在敦煌。
那年夏天，漢朝在匈奴損失了浞野侯的軍隊兩萬多人。公卿和議事的大臣都希望停止攻打大宛，集中力量攻打匈奴。天子已經攻打宛國，大宛這樣的小國不能攻下，那大夏等國就會輕視漢朝，而大宛的良馬也絕不會弄來，烏孫、侖頭就會輕易地讓漢使者受困苦了，被外國恥笑。天子於是審查懲罰了說攻打大宛很不利的鄧光等人，赦免了囚犯和勇敢的犯了罪的士兵，增加調發品行惡劣的少年及邊地騎兵，一年多內出發到敦煌的達六萬人，這還不包括自帶衣食隨軍的人。這些士兵攜帶有牛十萬頭，馬三萬多匹，驢、騾、駱駝數以萬計。他們還帶了很多糧食，兵器、弓弩都很齊備。當時天下為之騷動，相繼供事於攻打大宛，軍隊總共有五十多名校尉。大宛都城中沒有水井，都要汲取城外的流水，漢軍於是派遣水工改變了城邊的水道，使城內無水可用。又增加調發了十八萬甲兵，到酒泉、張掖北邊，設置居延、休屠兩個縣來護衛酒泉。漢朝還調發全國七種犯罪的人，載運乾糧供給貳師將軍的軍隊。轉運物資的人沿途絡繹不絕，直到敦煌。又任命兩位熟習馬匹的人做執驅校尉，準備攻下大宛後擇取他們的良馬。
於是貳師將軍李廣利後來又一次出征，軍隊很多，所到的小國沒有不迎接的，都拿出食物供給軍隊。漢軍到了侖頭，侖頭國不肯投降，攻打了幾天，血洗侖頭。從這往西，漢軍沒有受到阻攔而平安到達大宛王城，漢軍到達那裡的有三萬人。大宛軍隊迎擊漢軍，漢軍射箭打敗了他們，大宛軍隊進入城裡憑借城牆守衛，貳師將軍的軍隊要前去攻打郁成，恐怕滯留行軍而讓大宛越發做出詭詐之事，於是先到了大宛，斷絕了它的水源，改變水道，這樣大宛已經深受困苦了。漢軍包圍了大宛城，攻打了四十多天，外圍城牆被毀壞，俘虜了高級官員中的勇將煎靡。大宛人十分害怕，都逃入內城中。大宛高級官員們互相商量對策說：「漢朝攻打大宛的原因，是因為大宛王毋寡藏匿良馬而且殺死漢使者。如今殺了大宛王毋寡獻出良馬，漢軍的圍攻應該會解去；如果不解去，就再奮力戰鬥而死，也不為遲。」大宛高官們都認為不錯，就一同殺死了他們的國王毋寡，拿著他的頭，派高級官員出使到貳師將軍那兒，和他相約說：「漢軍不要攻打我們。我們把良馬全都獻出，任由你們選取，並且供給漢軍食物。如果不答應，我們就把良馬全部殺掉，而且康居的救兵快要到了。救兵來到，我們在裡面，康居軍隊在外面，和漢軍作戰。希望漢軍仔細考慮，打算如何？」這時康居的偵察兵看了漢軍，認為漢軍還強盛，不敢前進。貳師將軍和趙始成、李哆等人商量說：「聽說大宛城內剛找到了漢人，懂得挖井，並且他們城內糧食還很多。我們來這裡的原因，是誅殺罪大惡極的毋寡。毋寡的頭已送來了，像這樣如果還不允許解去軍隊，那麼他們頑強守衛，康居的軍隊等到漢軍疲乏而來救援大宛，就一定會打敗漢軍。」漢軍軍官都認為很對，就答應了大宛的要求。大宛於是獻出他們的良馬，讓漢人自己來挑選，並且拿出很多食物來供給漢軍。漢軍取走了幾十匹良馬，以及中等以下的公馬和母馬三千多匹，又立了大宛貴人中以前對待漢使者友好的人，名叫昧蔡，作為大宛王，和他訂立盟約而撤兵。漢軍最終沒能進入大宛的內城，就撤軍回到漢朝。
以前，貳師將軍從敦煌西邊出發，認為人員太多，沿途的國家無法供給食物，就把軍隊分為幾支，從南、北兩路前進。校尉王申生、原鴻臚壺充國等率領一千多人，從另一條路到了郁成。郁成人堅守城池，不肯向漢軍供給食物。王申生離開大部隊二百里遠，認為有所依仗而輕視郁成，向郁成索取糧食。郁成人不肯獻出糧食，探知王申生的軍隊每天減少，就在一天早晨用三千人攻打漢軍，殺死了王申生等人，漢軍被打敗，幾個人逃脫，跑到貳師將軍那裡。貳師將軍命令搜粟都尉上官桀前去打敗了郁成人。郁成王逃亡到康居，上官桀追擊到康居。康居聽說漢軍已經攻下了大宛，就把郁成王獻給上官桀，上官桀命令四名騎兵把郁成王捆好，押解到貳師將軍那裡。四名騎兵互相商議說：「郁成王是漢朝痛恨的人，如今活的送去，突然發生意外就耽誤大事了。」想要殺了他，沒人敢先動手。上絡人騎士趙弟年紀最小，拔出劍來砍去，殺了郁成王，帶上他的人頭，趙弟、上官桀等人追趕上了貳師將軍的大部隊。
以前，貳師將軍的後一次出兵，天子派使者告訴烏孫，要求他們多派兵和漢軍聯合進攻大宛。烏孫派了二千名騎兵前往，卻採取左右觀望的態度，不肯前進。貳師將軍勝利東歸，那些沿途的小國聽說大宛被攻破，都派他們的子弟跟隨漢軍到漢朝進貢，拜見天子，順便留在漢朝作人質。貳師將軍攻打大宛，軍正趙始成奮力作戰，功勞最大；至於上官桀勇敢地深入作戰，李哆出謀劃策，使軍隊進入回到玉門關的有一萬多人，戰馬有一千多匹。貳師將軍後一次出兵，軍隊並非缺乏糧食，戰死的人也不能算多，而他手下官吏貪婪，大多不愛惜士兵，侵吞軍餉，因此死人很多。天子因為他們是萬里遠征而攻打大宛，不記他們的過失，封李廣利為海西侯。又封親自斬殺郁成王的騎士趙弟為新畤侯。任命軍正趙始成為光祿大夫，上官桀為少府，李哆為上黨太守。軍官中位列九卿的有三人，任諸侯相、郡守、二千石的有一百多人，任千石以下的有一千多人。自願參軍的人，所封的官位都超過他自己的願望，因犯罪受懲罰去當兵的人赦免他的罪過，不計功勞。對士卒的賞賜價值四萬金。兩次攻打大宛，總共花了四年才最後得以結束。
漢軍討伐大宛後，立昧蔡作大宛王后離去。一年多後，大宛高級官員認為昧蔡善於阿諛，使自己的國家遭受大屠殺，於是一起殺死了昧蔡，立毋寡的兄弟名叫蟬封的當大宛王，然後派他的兒子到漢朝作人質。漢朝於是派使者贈送禮物來安撫他們。
漢朝派遣使者十幾批到大宛以西的那些國家，搜求奇異之物，趁機曉諭和考察漢天子征伐大宛的威風和德行。在敦煌設置酒泉都尉，一直到西邊的鹽水，路上常常有亭鄣。而侖頭有屯田士卒幾百人，於是漢朝在那裡設立使者，以保護田地，積蓄糧食，來供給出使外國的人。
太史公說：《禹本紀》說：「黃河源出自崑崙山。崑崙山高達二千五百多里，是太陽、月亮交相隱蔽，放出光明的地方。山上有醴泉、瑤池。」如今從張騫出使大夏之後，探尋到黃河的源頭，從哪裡能看見本紀上所說的崑崙山呢？所以談論九州山川，《尚書》的說法接近事實了。至於《禹本紀》《山海經》所記載的奇怪之物，我不敢去談論它們。