兵强马壮的汉军路过之地，小国都不敢与之对抗，纷纷开城迎接，还给他们提供粮草和饮水。只有新疆轮台抵抗汉军，城门紧闭。李广率领汉军攻城数日，成功打败轮台，屠杀了城内的军民，之后无人敢挡。接着大宛也不是汉军的对手被降服，乖乖献上汗血马。
两次大宛之战中，至少有五六万人丧命，大臣们都很不解，汉武帝竟然为了区区几匹马，就发动战争。其实，汉武帝只是以此为借口，最终的目的是收复西域。西域臣服后，诸国纷纷归降西汉。汉宣帝年间，朝廷在西域设立西域都护，自此，新疆正式纳入中国版图。
攻打西域的同时，汉武帝还派兵向西前进，试图打通去往身毒的道路。没想到王然子、柏始昌等人在今昆明一带，发现了一个古国滇国，据说是楚国大将庄蹻建立的。西汉时期，滇国已经成了一个大国。汉使表明了来意，滇王产生了戒心，于是立即封闭了道路，不让西汉的使团继续西行，他们只好返回。
