当时昆莫已年高气衰，对汉朝的国势又不够了解，加之内部意见不一，未敢应允两国结盟共击匈奴。但表示十分愿意同汉朝建立友好的关系。

张骞看到同乌孙的交涉，暂时无法获得圆满的结果，即派遣副使们持节分别去大宛、康居、大月氏、大夏、安息、身毒等国，代表汉朝同这些国家建立直接的友好往来和外交关系，以进一步扩大汉朝在葱岭以西的影响。当时西域各国都已了解汉朝为一大国，汉使所到之处，无不受到热烈欢迎。据说，当汉使达安息时，安息国王曾派大臣率二万骑到距离都城数千里的东部边界迎接，中间经过的数十座城市，夹道欢迎和围观汉使的群众，络绎不绝。

元鼎二年(前115年)，张骞返回长安。乌孙国王昆莫派数十人组成的使团，携带良马数十匹，随同来汉，表示答谢。汉武帝为酬报张骞的功勋，特拜张骞为大行令(相当现在的外交部长或主管外事的副总理)，位列九卿。

元鼎三年(前114年)，张骞逝世。由于过度劳累，一般估计死时不过五十岁左右。一年多以后，张骞所派遣的副使，陆续回到长安，带来了西域各国的使者。这是西域各国，远至大夏、安息，第一次同汉朝直接通使往来。

张骞去世后不久，乌孙国王昆莫遣使来汉朝献马，表示愿娶汉公主，同中国结为昆弟。张骞的遗愿完全实现了。汉武帝于元封六年(前105年)，派遣江都王的女儿细君出嫁昆莫(后人称“乌孙公主”)．两国正式联姻，结成同盟夹击匈奴。后来李广利又远征大宛。匈奴对西域的控制权进一步瓦解，汉王朝在葱岭东西和天山南北的势力大大加强。汉武帝先后设河西郡，置玉门、阳关二关，戍兵屯守，保护西通道路。至汉宣帝神爵二年(前60年)。汉王朝在乌垒城(今新疆轮台东)开设西域都护府，统辖西域三十六国。这是我国古代在巴尔喀什湖以南，葱岭东西广大地区．设置行政机构，行使管理权的开始。班固在《汉书》中说：“汉之号令班西域矣，始自张骞”。张骞对于我国领土的统一和多民族国家的形成，所做出的贡献确实是不可磨灭的。张骞第二次通西域后，汉朝同葱岭以西各国的关系也更加密切。汉朝和各国使节、商团来往，络绎不绝。一年之中，多者达十余批，少者五、六批，每一批人数，多时可达数百人，少时也是百余人。随着中西交通的开辟，东西方经济文化的交流日益发展和加强起来。

在张骞凿空之前，希腊人已知道东方有个“丝绸国”，张骞在大夏已看到出产于四川的竹杖和布匹，但这种商品交流都还只是间接的和偶然的。中西的直接交易通商，是自张骞通西域始。张骞第二次通西域时所带去的大量丝织品及其它物品，馈赠各国；而他和副使们回来时，带回了许多“贡物”。这实际上就是一种商品交流的形式。张骞死后，汉朝历次的使团，所带去的东西就更多了。而所谓使者，大多是半使半商或亦使亦商的人。在日益发展起来的国际交往中，中国大量的丝织品，经大月氏、安息、条支等国，远销大秦(即罗马帝国)及欧洲各地。中国的养蚕术，漆器、瓷器、铁器等手工艺品，以及桃、杏、梨等农副产品，也陆续西传。汉朝的先进技术，如井渠法(即坎儿井)，先传至大宛，后为中亚各地广泛采用。