第一次出使在建元3年（前138年）,目的是为了出使大月氏,联合大月氏夹击匈奴.
但是大月氏已占有大夏故地,安居乐业,不愿东归.
张骞没达到目的,其作用是沿途了解到西域各国地形、物产和风俗,为第二次出使西域打下了基础.
第二次出使是元狩4年（前119年）,当时汉军进军漠北与匈奴决战,匈奴向西北退却,依靠控制下的西域诸国的人力、物力,与汉朝对抗.
张骞建议再次出使西域联络乌孙.
于是汉武帝任命张骞为中郎将,率领队伍向西域进发.到达乌孙时,正遇上其内乱,乌孙无意东归.
原定目的虽未达到,张骞派副使访问了大宛、康居、大月氏、大夏等国.
汉通西域,虽然起初是出于军事目的,但西域开通以后,它的影响,远远超出了军事范围.
从西汉的敦煌,出玉门关,进入新疆,再从新疆连接中亚细亚的一条横贯东西的通道,再次畅通无阻.
这条通道,就是后世闻名的“丝绸之路”.“丝绸之路”把西汉同中亚许多国家联系起来,促进了它们之间的经济和文化的交流.
由于我国历代封建中央政府都称边疆少数民族为“夷”,所以张骞出使西域成为汉夷之间的第一次文化交融.西域的核桃、葡萄、石榴、蚕豆苜蓿等十几种植物,逐渐在中原栽培.龟兹的乐曲和胡琴等乐器,丰富了汉族人民的文化生活.汉军在鄯善、车师等地屯田时使用地下相通的穿井术,习称“坎儿井”,在当地逐渐推广.
此外,大宛的汗血马在汉代非常著名,名曰“天马”,“使者相望于道以求之”.
那时大宛以西到安息国都不产丝,也不懂得铸铁器,后来汉的使臣和散兵把这些技术传了过去.
中国蚕丝和冶铁术的西进,对促进人类文明的发展贡献甚大.