在这十年间匈奴的警惕性就降低了。因为匈奴女子为张骞生了孩子，现在老婆、孩子都在这里，他肯定不会跑了。而张骞在这十年间，把周围的地形地貌早摸熟了，而且学会了匈奴话。于是在一天早上，五六人穿着胡服穿越匈奴人的关卡一路狂奔，但他并没有回长安，而是选择继续西行，完全汉帝国交给自己的使命。

他们进入焉耆，再溯塔里木河西行，经过库车、疏勒等地，到达大宛。大宛部落经常受匈奴欺负，听说大汉所来原因，送给张骞每人一匹汗血宝马，就这样没多久找到了大月氏这个部落。当月氏首领得知张骞的到来时，对其行为非常的钦佩，但对于双方联合对抗匈奴的提议并不感兴趣。

他告诉张骞，自己西迁的地方土地肥沃，月氏部落已经逐渐由游牧生活过渡到安居生活，已经无意东还。张骞在月氏呆了一年，一看没戏了只能回去了。但这一趟张骞虽然任务没有完成，但收获丰富，全面摸清了西域情况，哪个国家跟匈奴关系差、哪个跟匈奴关系好、这一带地形是什么、如果打仗要带多少人力和粮草、需要穿什么衣服、匈奴的弱点是什么、风土民情是啥。

因为张骞熟悉地形，没有走匈奴控制的地方。而是越帕米尔高原，沿昆仑山北麓，经莎车、于阗、敦煌返回长安。可是在张骞走的这一年多，以前不是匈奴控制的地方被匈奴占领了，所以张骞还是被捉住了。但匈奴还是没有杀他，而是又把他打发到了楼兰，找自己的老婆、孩子接着改造。因为这次看管严格，张骞以为这辈子没希望了。没想到一年之后机会来了。

匈奴老首领死了，把首领位置传给了儿子，但老首领的弟弟不服气，直接带兵跟侄子干了起来，最后把太子打跑了，从此匈奴内乱。而看管张骞的人哪里顾得上他啊，直接甩手回家了。张骞逮住机会，带着老婆、孩子、翻译一路跋山涉水回到了大汉。

张骞回来之后，把西域情况、宝贵的情报告诉汉帝武，使得汉帝国与匈奴人的决战不再是盲目的，使汉武帝最终坚定了打败匈奴的信心。公元前119年，汉武帝命霍去病、卫青带领大军全歼匈奴主力，从此汉帝国通往西方的大门打开了。