張騫在大夏等地考察了一年多後啟程回國。歸途中，張騫為避開匈奴控製地區，改道向南。他們翻過蔥嶺，沿昆侖山北麓而行，經莎車（今新疆莎車）、於闐（今新疆和田）、鄯善（今新疆若羌）等地，進入羌人居住地區。途中又為匈奴騎兵所獲，被扣押一年多。
公元前126年，匈奴內亂，張騫等3人乘機逃回漢朝。漢武帝詳細地聽取了他對西域情況的彙報後，十分高興，封他為博望侯。
公元前119年，漢王朝為了進一步聯絡烏孫，斷“匈奴右臂”，便派張騫再次出使西域。這次，張騫帶了三百多人，順利地到達了烏孫。並派副使訪問了康居、大宛、大月氏、大夏、安息（今伊朗）、身毒（今印度）等國家。但由於烏孫內亂，也未能實現結盟的目的。盡管張騫這次出使也沒能立即與烏孫結成軍事聯盟，但雙方在政治上和經濟上的聯係變得頻繁而密切。烏孫回訪使者一起到達長安，並把他們看到的中原王朝的繁榮在烏孫廣為傳講。漢朝與烏孫之間農牧產品的交流蓬勃開展起來，最終確立了和親關係。
漢武帝派名將霍去病帶重兵攻擊匈奴，消滅了盤踞河西走廊和漠北的匈奴，建立了河西四郡和兩關，開通了絲綢之路。並獲取了匈奴的“祭天金人”，帶回長安。
張騫回國後升為大行，列於九卿。一年以後（公元114年），這位功勳卓越的旅行探險家和外交家便去世了。不久，他派遣的副使也陪同各國使者來到長安，從此，中國通西域的道路完全打通。來往使者絡繹不絕。為了紀念張騫通西域的功績，“其後使者皆稱博望侯。”人們以“張驀鑿空”四字概括了他出使西域的貢獻和傳奇的一生。
張騫出使西域後15年，漢朝軍隊在西域大敗匈奴，控製了張掖、酒泉等關口，疏通了西域交通線。約公元前105年，漢朝派出了一個絲綢商隊到達安息，使邊境出現了中國與西域間的物產大交流。這就是著名的“絲綢之路”。
張騫不畏艱險，兩次出使西域，溝通了亞洲內陸交通要道，與西歐諸國正式開始了友好往來，促進了東西經濟文化的廣泛交流，開拓了從我國甘肅、新疆到今阿富汗、伊朗等地的陸路交通，即著名的“絲綢之路”。完全可稱之為中國走向世界的第一人。
名師點評：
張騫通西域的意義，不僅豐富了中國人的地理知識，擴大了中國人的地理視野，而且直接促進了中國和西方物質文化交流，中國精美的手工藝品，特別是絲綢、漆器、玉器、銅器傳到西方，而西域的土產如首蓿、葡萄、胡桃（核桃）、石榴、胡麻（芝麻）、胡豆（蠶豆）、胡瓜（黃瓜）、大蒜、胡蘿卜，各種毛織品、毛皮、良馬、駱駝、獅子、駝鳥等陸續傳入中國。西方的音樂、舞蹈、繪畫、雕塑、雜技也傳入中國，對中國古代文化藝術產生了積極的影響。