张骞死后，匈奴闻乌孙国通汉，欲击乌孙，乌孙国君恐惧，才希望与汉联合，于是才"使使献马，愿得尚汉翁主，为昆弟"汉要求乌孙国纳聘后再与乌孙国联姻，从此，两国关系才开始日益密切。

为加强与西域诸国的联系，汉开始"筑令居以西，初置酒泉郡以通西北国，"而"益发使抵安息、奄蔡、黎轩(今罗马共和国)、条枝(今伊拉克)、身毒国。"

其后，"诸使外国一辈大者数百，少者百余人，人所赍操大放博望侯时"，汉代与西域诸国的外交活动的第一个高潮才开始到来。

张骞带着一种军人特有的敏锐，在进入匈奴人的控制范围之后，他就开始留心每一处水源、每一块草地，并详细记录下来。

他还告诉汉武帝，在大宛国(今费尔干纳盆地)，他曾经见过一种良马，这种马的耐力和速度都十分惊人，它们有一个富有传奇色彩的名字——“汗血宝马”。据说它们快速奔跑之后，流汗似血色，这后来被证实是寄生虫感染引起的一种症状。

张骞称赏它们为汉王朝骑兵最好的坐骑，汉武帝本人非常喜欢马，听说有这样的宝马，自然想得到。汉武帝此时态度也发生了转变，他认为虽然结盟不成，但通商也不失为一个好选择，尽管此前武帝派出的许多使节商旅都被游牧部落洗劫一空。

不久，张骞加入大将军卫青的军队，官职为校尉。因为收集情报方面积累了很多经验，所以张骞主要负责刺探情报和沿途的给养。