张骞是汉中人，汉武帝建元年当过郎官。这时汉匈争战不断，汉朝败多胜少。汉武帝从匈奴的俘虏口中得知，匈奴曾打败了月氏国，并用月氏王的头骨，加工成酒器，月氏国非常愤恨匈奴单于，但打又打不过，只好把整个部落向西迁移。
汉武帝知道了这个情况，就想与大月氏国结盟，共同对付匈奴。汉武帝招募能够出使大月氏的使者。张骞以郎官身份应招出使月氏，和堂邑氏人甘父组成一百三十人的使团，从陇西出境。
要去月氏国，必须得经过匈奴的境内，在过境匈奴时，被匈奴巡逻兵抓获。移送给匈奴单于。匈奴单于留住了张骞使团，不允许汉使团北进。张骞以理拒争说：使团出使他国，经过临国土地，这是国家的惯例，而大王无端扣留他国使团，天下哪有这样的道理。
匈奴单于说：“我想派使团出使南越，汉朝皇帝能允许我去吗？”
匈奴单于扣留张骞十余年，给他娶了妻子，而且还有了孩子，希望用家来拖往张骞，但张骞一直保留着汉朝使者的符节，没有丢失。
张骞留居匈奴，并有了老婆孩子，匈奴人对张骞的看管日渐宽松，张骞因而得以同他的随从逃向月氏。张骞离开了妻儿，与随从向西跑了几十天，到达大宛国。
大宛国早就听说汉朝国家很富有，一直想与汉朝联系，但没有成功。如今见到了张骞，心中高兴，便向张骞问道：你想到哪里去？
张骞说：“我是汉朝使臣，要出使月氏国，却被匈奴扣留。现在好不容易逃出匈奴，希望大王派人护送我们去月氏。要真能到达月氏，我们返回汉朝，汉朝赠送给大王的财物，是无法用语言表达的。”
大宛国王认为张骞的话是真实的，就派了向导和翻译，随张骞到达康居国。康居国又把他转送到了，大月氏。
这时大月氏的国王已经被匈奴杀死了，又立了他的太子当国王。月氏国王在这里居住多年，已经征服比较强大的国家大夏。这个地方土地肥美富饶，很少有诸侯国敢侵犯月氏国。
张骞来月氏的本意是想与月氏国结盟，共同对付匈奴。但月氏国王心情安怡快乐，根本没有替父亲报仇的意思，认为汉朝距离月氐太远，结盟根本没有意义。张骞在月氏等了多日，也没有得到月氏国联汉攻打匈奴的明确态度诚。
张骞在月氏国住了一年多，也没有说服国王与汉结盟，共同对付匈奴。只好返回中原，他沿着南山前行，想通过羌人居住的地区回长安，又被匈奴捉到了，这次张骞在匈奴住了一年多，单于死了，匈奴左谷蠡王攻击太子，自立为单于，国内大乱，张骞乘机与胡人妻子和堂邑父一起逃回汉朝。汉武帝封张骞为中大夫，封堂邑父为奉使君。
张骞有力量且坚强，心胸广大，诚实守信，蛮夷之人都喜欢他。堂邑父是匈奴人，善于射箭，每当穷困之时，堂邑父射杀飞禽走兽当饭吃，才没有被饿死。张骞出使月氏时，随从有一百多人，离开了汉朝在西域辗转十三年，回到汉朝就只剩下张骞和堂邑父了。
张骞所到的大宛、大夏、大月氏、康居，听当地人说，这些国家的周边，还有五六个大国，但因为没向导，无法到达。张骞把这十三年经历过的事，都一一向汉武帝做了汇报：大宛在匈奴西南，在汉朝正西面，大约离汉朝一万里。
当地的风俗是定居一处，耕种田地，种稻子和麦子，出产葡萄酒，有很多好马，马出汗带血，它的祖先是天马的儿子。那里有城邑房屋，归它管辖的大小城镇有七十多座，民众大约有几十万。
大宛的兵器是弓和矛，人们骑马射箭。它的北面是康居，西边是大月氏，西南是大夏，东北是乌孙，东边是扜冞、于寘，于寘的西边，河水向西流，注入西海。于寘的东边河水都向东流，注入盐泽。
盐泽的水在地下暗中流淌，它的南边是黄河的源头，黄河水由此流出。那儿盛产玉石，黄河水流入中原。楼兰和姑师的城镇都有城邑，靠近盐泽。盐泽离长安大约五千里。匈奴的右边在盐泽以东，直到陇西长城，南边与羌人居住区相接，阻隔了通往汉朝的道路。
乌孙在大宛东北大约两千里，是个百姓不定居一处的国家，人们随着放牧的需要而迁移，和匈奴的风俗相同。有几万名能拉弓箭手，这些兵卒勇敢善战，原先服从于匈奴，待到强盛后，就要回被束缚在匈奴的那些人质，自己独立，不再去朝拜匈奴。
康居在大宛西北大约两千里，也是一个百姓不定居一处的国家，与月氏的风俗大致相同。有八九万拉弓打仗的战士，同大宛是邻国，国家小，南边被迫服侍氏，东边被迫服侍匈奴。
奄蔡在康居西北大约二千里，也是一个百姓不定居一处的国家，与康居的风俗大致相同，有十万能征善战的勇士，很是强大。它靠近一个大的水泽，无岸无边，这大概就是北海吧。
大月氏在大宛西边大约两三千里，处于妫水之北。它南边是大夏，西边是安息，北边是康居。这个国家也是游牧民族，人民随着放牧的需求而迁移，同匈奴风俗一样。有弓箭射手近二十万，强大的时候，匈奴都要称臣。
自从冒顿弑父自立为单于，打败了月氏。到了匈奴老上单于时，杀死了月氏王，用月氏王的头骨做饮酒器具。开始时，月氏国居住在敦煌、祁连山之间，待到被匈奴打败了，大部分月氏人都远远的离开这里。经过大宛，向西去攻打大夏，并打败了大夏，令其臣服于月氏。
月氏便在妫水之北，建立了月氏国都。成为了月氏国。还有一小部分的月氏人，没有离开祁连山，在祁连山南居住，被称为小月氏。张骞十三年辗转西域，成为了西域的活地图，令汉武帝非常重视。