盆地东端有楼兰国，其遗址已于今罗布泊西北发现。这些国家多以城郭为中心，兼营农牧，有的还能自铸兵器，只有少数国家逐水草而居，粮食仰赖邻国供给。西域诸国语言不一，互不统属，由于自然条件的限制和其他原因，每国的人口一般只有几千人到两三万人；人口最多的龟兹，才八万人，最少的仅有几百人。

在盆地西南，还有蒲犁、依耐等小国，有的城居，有的游牧，发展水平不一。

天山以北的准噶尔盆地，是一个游牧区域。盆地以南的天山缺口，由车师（姑师）控制着。西部的伊犁河流域，本是塞种人居住的地方。汉文帝时，原来游牧于敦煌、祁连一带的月氏人被匈奴人逼迫，向西迁徙到这里，赶走了塞种人。后来，乌孙人摆脱匈奴控制，又向西迁徙，把月氏人赶走，占领了这块土地。乌孙人有十二万户，六十三万口，不田作，随畜逐水草，与匈奴同俗。

西汉初年，匈奴的势力伸展到西域，征服了这些国家，置“僮仆都尉”于北道的焉耆、危须、尉犁之间，榨取西域的财富。匈奴在西域的统治非常暴虐，西域东北的蒲类，本来是一个大国，其王得罪匈奴单于，单于徙其民六千余口，置于匈奴右部阿恶地，因号日“阿恶国”，贫赢的蒲类人逃亡山谷间，才保存了蒲类的国号。

自玉门关出西域，有两条主要的路径。一条经塔里木盆地东端的楼兰，折向西南'沿昆仑山北麓西行至莎车，称为南道。南道西出葱岭至中亚的大月氏、安息。另一条经车师前王庭，沿天山南麓西行至疏勒，称为北道。北道西出葱岭，至中亚的大宛、康居、奄蔡。

与今新疆相邻的中亚诸国，当时也被称为西域。其中大宛在葱岭西北，口三十万三、西域诸国张骞通西域西汉以来，玉门关和阳关以西即今新疆乃至更远的地方，被称作西域。今新疆境内的西域以天山为界，分为南北二部，南部为塔里木盆地，北部为准噶尔盆地。西汉初年，西域共有三十六国，绝大多数分布在天山以南塔里木盆地南北边缘的绿洲上。在塔里木盆地的南缘，有且末、扦弥、于阒、莎车等国（南道诸国）；在盆地的北缘，有尉犁、焉耆、龟兹、姑墨、疏勒等国（北道诸国）。盆地东端有楼兰国，其遗址已于今罗布泊西北发现。这些国家多以城郭为中心，兼营农牧，有的还能自铸兵器，只有少数国家逐水草而居，粮食仰赖邻国供给。西域诸国语言不一，互不统属，由于自然条件的限制和其他原因，每国的人口一般只有几千人到两三万人；人口最多的龟兹，才八万人，最少的仅有几百人。

在盆地西南，还有蒲犁、依耐等小国，有的城居，有的游牧，发展水平不一。

天山以北的准噶尔盆地，是一个游牧区域。盆地以南的天山缺口，由车师（姑师）控制着。西部的伊犁河流域，本是塞种人居住的地方。汉文帝时，原来游牧于敦煌、祁连一带的月氏人被匈奴人逼迫，向西迁徙到这里，赶走了塞种人。后来，乌孙人摆脱匈奴控制，又向西迁徙，把月氏人赶走，占领了这块土地。乌孙人有十二万户，六十三万口，不田作，随畜逐水草，与匈奴同俗。

西汉初年，匈奴的势力伸展到西域，征服了这些国家，置“僮仆都尉”于北道的焉耆、危须、尉犁之间，榨取西域的财富。匈奴在西域的统治非常暴虐，西域东北的蒲类，本来是一个大国，其王得罪匈奴单于，单于徙其民六千余口，置于匈奴右部阿恶地，因号日“阿恶国”，贫赢的蒲类人逃亡山谷间，才保存了蒲类的国号。

自玉门关出西域，有两条主要的路径。一条经塔里木盆地东端的楼兰，折向西南'沿昆仑山北麓西行至莎车，称为南道。南道西出葱岭至中亚的大月氏、安息。另一条经车师前王庭，沿天山南麓西行至疏勒，称为北道。北道西出葱岭，至中亚的大宛、康居、奄蔡。

与今新疆相邻的中亚诸国，当时也被称为西域。其中大宛在葱岭西北，口三十万产稻、麦、葡萄和良马。大宛西南，是大月氏。大月氏由敦煌、祁连迁于伊犁河流域，又由伊犁河流域迁于妫水（今阿姆河）北，营游牧生活。原住妫水以南的大夏人，被大月氏所臣服。大月氏以西的安息是一个强大的国家，商贾车船周行旁国。在安息的北面，大宛以西，今咸海以东的草原，则由游牧的康居人控制着。

汉武帝听说西迁的大月氏有报复匈奴之意，所以募使使大月氏，想联络他们夹攻匈奴。汉中人张骞以郎应募，建元二年（前1 3 9）率众一百余人，出陇西向西域迸发。张骞在西行途中，被匈奴俘获，他保留汉节，居匈奴十年左右，终于率众逃脱，西行数十日到达大宛。那时大月氏已自伊犁河流域西迁到妫水流域，张骞乃经康居到达大月氏。大月氏自以为新居之处肥饶安全，又与汉距离遥远，所以不愿意再东还故地，张骞不得要领，居岁余而还。他在归途经过羌中，又被匈奴俘获，扣留了一年多。元朔三年（前1 2 6），张骞回到长安，元朔六年受封为博望侯。张骞出使西域，前后达十余年，历尽各种艰险。他的西行，传播了汉朝的声威，获得了大量前所未闻的西域资料，所以司马迂把此行称为“凿空”；张骞东归后，元狩元年（前1 1 2），武帝遣使探求通过身毒国（今印度）开辟一条不经匈奴而到大夏的交通线，但是没有成功。第二年，汉军击破匈奴，取得了河西地带。从此，自盐泽以东，空无匈奴，汉与西域之间的道路终于打通了。

元狩四年，张骞再度出使西域，目的是招引乌孙回河西故地，并与西域各国联系。

张骞此行率将士三百人，每人备马两匹，并带牛羊以万数，金币丝帛巨万。张骞到乌孙，未达目的，于元鼎二年（前l 15）偕同乌孙使者数十人返抵长安。随后，被张骞派到大宛、康居、大夏等国的副使，也同这些国家报聘汉朝的使者一起，陆续来到长安。从此以后，汉同西域的交通频繁起来，汉王朝派到西域去的使臣，每年多的十几批，少的五六批；每批大的几百人，小的百余人。使者中有许多人以所携官物为私产，到西域牟利，所以使者队伍实际上也就是商队。

那时候，西域诸国仍未完全脱离匈奴的控制，西域东端的楼兰和车师，受匈奴控制严密。汉使往还时，沿途需索饮水食物，使楼兰、车师等国应接不暇。所以楼兰、车师人在匈奴的策动下，常常劫掠汉使，遮断道路。为了确保西域通道，元封三年（前1 0 8），王恢率轻骑击破楼兰，赵破奴率军数万击破车师。元封六年，西汉以宗室女细君与乌孙王和亲，企图东西联合，迫胁匈奴。细君死，汉又以宗室女解忧和亲。和亲巩固了汉与乌孙的联系，使乌孙成为钳制匈奴的重要力量。

为了打破匈奴对大宛的控制并获得大宛的汗血马，武帝于太初元年（前1 0 4）派贰师将军李广利领军数万击大宛，无功而还。太初三年，李广利第二次西征，攻破了大宛国都外城，迫使大宛与汉军言和，汉军获得良马几十匹，中马以下牝牡三千多匹，汉在西域声威大振。昭帝时汉政府在轮台、渠犁等地各驻兵数百，进行屯垦，置使者校尉领护，以保护往来的使臣和商旅。这是西汉王朝在西域设置军政机构的开始。

车师是匈奴进入天山南麓诸国的主要门户。汉在车师一带仍屡次与匈奴发生战争。

宣帝时匈奴分裂，西部的日逐王于神爵二年（前6 0）归汉，匈奴设在西域的僮仆都尉从此撤销，匈奴日益衰弱。汉乃在西域设立都护，首任都护为郑吉。都护治乌垒城（今新疆轮台以东），并护南道和北道各国，督察乌孙、康居诸国动静。西域诸国与汉朝的臣属关系，至此完全确定。元帝初元元年（前4 8）汉在车师地区设立戊己校尉（今新疆吐鲁番东南），管理屯田和防务。