从建元二年（前139年）张骞第一次出使西域时开始算起，到神爵二年（前60年）汉宣帝诏令设置西域都护为止，共计79年时间，是西汉政府从最初对西域的不了解到逐渐熟悉、再到联合西域、经略西域的整个过程。与此同时，这个过程也是西汉与匈奴不断战争与磨合的过程，西汉王朝在此期间经历了由盛转衰再复兴的过程，而匈奴则在这个过程中不断衰退，直至分裂，西域各国则不断游走在两个大国之间，左右摇摆，一直持续到西域都护设置之后也没有停止。
第一阶段：张骞的出使
张骞出使西域算是西汉政府对西域的了解“从无到有”的过程，也是对匈奴战略转变的重要一步。在此之前，西汉政府对西域的认识大概还停留在“西方存在一些国家，饱受匈奴欺凌，甚至被匈奴驱逐”这个阶段。所以，张骞出使西域的主要目的就是：寻找联合对抗、打击匈奴的帮手。
建元二年（前139年），即汉武帝刘彻刚刚即位不到两年以后，张骞第一次出使西域。
不过，张骞此行并不顺利，他的一百多人小分队在匈奴人堂邑父的向导下从长安出发，刚到河西走廊，便被匈奴人擒获，送去了匈奴王庭。结果，这一呆就是十年，在此期间，匈奴人也曾劝说张骞彻底屈服，还给张骞娶妻生子的机会，不过，张骞始终都没有忘却他此行的任务。
元光六年（前129年）的一天，张骞趁匈奴人不备，带领身边的随从逃出了匈奴的控制区。随后，他出使了焉耆、库车、疏勒、大宛、康居、大月氏等西域各国。然而，西域诸国对大汉还都只是一知半解，他们既不知道汉朝的强大与富庶，也不想因此而得罪匈奴。毕竟，对于他们来说，匈奴更近，大汉太远，张骞的三寸之舌也不过是一面之辞而已。
原本张骞寄予厚望的大月氏也因为非常满意西迁的新国土，不愿再回到故土——河西走廊以西地带了。张骞虽然在大月氏逗留了一年多时间，但始终未能说服月氏人。随后，张骞又去了一趟大夏国的蓝氏城，便踏上了归程。返程途中，张骞又去了莎车、于阗、鄯善等国，情形都大同小异。可让他没想到的是，他本以为走羌人区可以避开匈奴人的堵截，却不曾想，此时的羌人区已经成为了匈奴的势力范围，结果他又被扣留了一年多才因为匈奴内乱而逃离，直到元朔三年（前126年），才最终返回都城长安。
此行13年，百余人去，归来仅剩张骞与堂邑父两人而已。不过，虽然未能达成与西域各国的联盟，但是却实现了对西域的深入了解，也将大汉介绍给了西域诸国，为后来双方的合作打下了深厚的基础。
随后，大汉与匈奴之间的形势开始发生了巨大变化，尤其是漠北之战，卫青、霍去病重挫匈奴，将匈奴人驱逐出河西走廊。随即，西汉政府在河西地区设置了武威、张掖、酒泉、敦煌四郡，打开了通往西域的通道。
所以，七年后，即元狩四年（前119年），张骞又一次踏上了出使西域的道路，此行因为没有了匈奴的阻隔，进展非常顺利，不但为西域诸国送去了金银财帛，还带回了众多想一探大汉朝究竟的各国使节，让他们可以一览汉王朝之强大。
从此以后，汉王朝在西域的影响力变得壮大了起来。
第二阶段：战争与和亲
随着汉朝在西域的影响力不断提高，各国与汉朝交往也越来越密切。西域强国乌孙也在此时，跟汉朝建立起了较为友好的关系，不过此举却招来了西迁的匈奴的不满，他们扬言要攻打乌孙。乌孙昆莫猎骄靡希望借助汉朝的力量，便向汉武帝提出了和亲的请求。
元封六年（前105年），第一位和亲公主刘细君下嫁猎骄靡。不过，此时的猎骄靡已经年老体衰，他很快便向细君公主提出，希望在他死后她可以改嫁其孙军须靡。满怀怨怼的细君公主，改嫁军须靡不到两年便去世了。随后，汉武帝又派宗室之女刘解忧代替细君公主成为新的和亲公主，继续维系大汉与乌孙的关系，乌孙后来也成为了大汉在西域最重要的一股助力。
与此同时，这段时间，随着汉武帝对西域的了解，他也开始有了更多的想法，比如大宛的“天马”（后世称为汗血宝马）便非常地吸引他。
于是，他委派使者前往买马，结果，大宛国王认为山高路远，不卖也不能有什么后果。结果，言语之间，汉使与大宛国王有此过激，虽然没有当场大动干戈，但还是在使者将出大宛国境之时，被国王派来的人杀害了。
于是，太初元年（前104年），有了大汉朝对西域国家的第一次大规模用兵。
领兵者是贰师将军李广利，后马数万人之多。结果，因后勤保障不足，又没有得到西域各小国的助力，这一次出兵，刚到大宛的郁成城，便因为攻城不利、死伤惨重撤军了。紧接着，为了挣回面子，汉朝政府又发动了第二次对大宛的战争，这一次，李广利经过一年多的准备，不但兵力达到了六万，还有牛十万头、马三万匹，驴和骆驼也都达到了一万以上，可想而知，此次出征连士兵带后勤补给人员，队伍有多么壮大。汉军所到之处，小国争相开城送粮，大宛人也在都城被围四十余天后，主动杀死了他们的国王，献出了汗血宝马。
在这段时间里，西汉与西域各国的联系明显更为密切，西汉在西域的影响力和威慑力也达到了第一个巅峰。
第三阶段：大汉的中兴与西域的臣服
后来，随着西汉与匈奴双方因长期的战争而带来的国力倒退，两国之间的关系开始进入到一个相对缓和的状态。西域与大汉的关系也进入到一个相对微妙的阶段，亲匈派与亲汉派都有各自发展的空间。而西汉也因为国策向“休养生息”转变，无暇顾及西域的“内部斗争”了。
直到，昭宣中兴后，西汉国力实现复兴，对匈奴优势地位越来越明显，大汉在西域的影响力也与日俱增，汉使的地位也水涨船高。甚至于往往汉使在西域亮出大汉符节便可以发号施令，调动兵马。西汉的外交已经从汉初的“被迫和亲”转变成为了“单车使者斩名王，定属国于万里之外”式的强势外交。
元凤四年（前77年），受昭出使大宛的汉使傅介子，听说龟兹国正在招待匈奴使者，当即改道前往，直接当着龟兹国王的面，诛杀了匈奴使者。随后不久，傅介子又在一次出使楼兰之时，当场斩杀了亲匈奴的楼兰国王。
元康元年（前65年），冯奉世奉命出使西域时听说莎车国人杀害了亲汉的莎车王万年，并杀害了汉使奚充国，倒向了匈奴。他当机立断，拿出汉朝符节，调动西域周边各属国共计一万五千兵马，合力攻打莎车国，一举破城，为莎车重新换了一位国王。
可见，虽然这时候的西域诸国还是会有倒向匈奴的国家，但是汉朝的影响力已经远非昔日可比了。所以，为了更好地管理西域，神爵二年（前60年），位于乌垒城（轮台县境内）的西域都护府正式成立了，西汉也可以更加名正言顺地参与管理西域诸属国的内政了。
汉宣帝甘露三年（前51年）的祭天大礼上，“蛮夷君长王、侯迎者数万人”来朝贺，匈奴单于呼韩邪亦位列其中，只称藩臣不呼名，其尊敬之情可见一般。
只有一个国家真正强大了，才有后世难以企及的强势外交，单凭一时兵力之征服，是不可能带来永久臣服的。
