漢武帝決定派人到大月氏國前，曾下了一道詔書，徵求有才能的人到大月氏國。當時，中國連大月氏國在哪
都不知道，而且去大月氏國還要經過匈奴國境，要擔負這個任務，的確要有極大的勇氣。有個叫張騫的年青官員膽子很大，他覺得出使大月氏國是一件很有意義的事，便報名應徵。有位叫堂邑父的匈奴人，也願意協助張騫。
漢武帝很高興，就正式任命張騫為使者，並派了一百名勇士保護他，當時是公元前138年。張騫等人在經過匈奴國的領土時，不幸被匈奴的士兵發現，全部當了俘虜。
匈奴王硬把一個匈奴女子許配給張騫，要張騫安心留下來。一天，張騫趁匈奴士兵稍為放鬆看守，便和堂邑父一起逃跑了。
兩人向西跑了十幾天，闖進了大宛國。大宛國王熱情地接待了他們，還派人把他們送到了大月氏國。
那時，大月氏國的生活變得很安穩，無意聯合中國攻打匈奴了。雖然如此，大月氏國王還是很熱情地招待中國的使者，並允許張騫四處觀光，張騫因此眼界大開，飽覽了不少異國風情。過了一年多，張騫見實在無法說服大月氏國王，就告辭回國了。
在回途中，張騫和堂邑父又被匈奴人抓住了，再次被扣押起來。幸好，一年之後，匈奴國內發生內亂，他們兩人乘亂逃了出來，輾轉回到了長安。
張騫出使十三年，漢武帝還以為他早已不在人世，沒想到卻回來了。雖然他沒達到原來的目的，但看到了許多新鮮的事物，認識了西域許多聞所未聞的國家。漢武帝十分高興，重賞了張騫。
為了加強和西域各國的聯繫，漢武帝決定再派張騫出使西域。張騫把隨員分成四隊，分別探路，但其中三隊走到半路都被當地的部落阻擋了去路，只有張騫帶領的一隊結交了滇越國（即今雲南東部地區）。
公元前119年，張騫再度出使。他和三百多個隨員，帶了一萬多頭牛羊和許多金銀、絲綢、布匹等出發。他自己去了烏孫國，而幾個副手就分別到大宛、康居、大夏、安息等國。其他幾路的隊伍也有豐富的收穫，與許多國家結交。
張騫等人三次出使西域，共結交了三十六個國家，促進了中國和西域國家的經濟和文化交流。
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