元朔三年(前126年)初，军臣单于死了，其弟左谷蠡王自立为单于，进攻军臣单于的太子于单。于单失败逃汉。张骞便趁匈奴内乱之机，带着自己的匈奴族妻子和堂邑父，逃回长安。这是张骞第一次出使西域。从武帝建元二年(前139年)出发，至元朔三年(前126年)归汉，共历十三年。出发时是一百多人，回来时仅剩下张骞和堂邑父二人。所付出的代价是何等高昂!

张骞这次远征，仅就预定出使西域的任务而论，是没有完成。因为他未能达到同大月氏建立联盟，以夹攻匈奴的目的。如从其产生的实际影响和所起的历史作用而言，无疑是很大的成功。自春秋以来，戎狄杂居泾渭之北。至秦始皇北却戎狄，筑长城，以护中原，但其西界不过临洮，玉门之外的广阔的西域，尚为我国政治文化势力所未及。张骞第一次通使西域，使中国的影响直达葱岭东西。自此，不仅现今我国新疆一带同内地的联系日益加强，而且中国同中亚、西亚，以至南欧的直接交往也建立和密切起来。后人正是沿着张骞的足迹，走出了誉满全球的“丝绸之路”。张骞的“凿空”之功，是应充分肯定的。

张骞第一次出使西域，既是一次极为艰险的外交旅行，同时也是一次卓有成效的科学考察。张骞第一次对广阔的西域进行了实地的调查研究工作。他不仅亲自访问了位处新疆的各小国和中亚的大宛、康居、大月氏和大夏诸国，而且从这些地方又初步了解到乌孙(巴尔喀什湖以南和伊犁河流域)、奄蔡(里海、咸海以北)、安息(即波斯，今伊朗)、条支(又称大食，今伊拉克一带)、身毒(又名天竺，即印度)等国的许多情况。回长安后，张骞将其见闻，向汉武帝作了详细报告，对葱岭东西、中亚、西亚，以至安息、印度诸国的位置、特产、人口、城市、兵力等，都作了说明。这个报告的基本内容为司马迁在《史记·大宛传》中保存下来。这是我国和世界上对于这些地区第一次最翔实可靠的记载。至今仍是世界上研究上述地区和国家的古地理和历史的最珍贵的资料。

汉武帝对张骞这次出使西域的成果，非常满意，特封张骞为太中大夫，授堂邑父为“奉使君”，以表彰他们的功绩。

探索新路开发西南

张骞第一次出使西域所获得的关于中原外部世界的丰富知识，在以后西汉王朝的政治、军事、外交活动和对匈奴战争中，发挥了积极的作用，并产生了深远的影响。

在此以前，汉代的君臣还根本不知道，在中国的西南方有一个身毒国的存在。张骞在大夏时，忽然看到了四川的土产，邛竹杖和蜀布。他感到十分诧异，追问它们的来源。大夏人告诉他，是大夏的商人从身毒买来的。而身毒国位于大夏的东南方。回国后，张骞向汉武帝报告了这一情况。并推断，大夏位居中国的西南，距长安一万二千里，身毒在大夏东南数千里，从身毒到长安的距离不会比大夏到长安的距离远。而四川在长安西南，身毒有蜀的产物，这证明身毒离蜀不会太远。据此，张骞向汉武帝建议，遣使南下，从蜀往西南行，另辟一条直通身毒和中亚诸国的路线，以避开通过羌人和匈奴地区的危险。张骞的推断，从大的方位来看是正确的，但距离远近的估计则与实际情况不合。当然，在近二千年前张骞达到这样的认识水平，是难能可贵的。汉武帝基于沟通同大宛、康居、月氏、印度和安息的直接交往，扩大自己的政治影响，彻底孤立匈奴的目的，欣然采纳了张骞的建议，并命张骞去犍为郡(今四川宜宾)亲自主持其事。