在出使13年后，张骞这位初代汉使终于成功回到长安，并因不可思议的传奇之旅而轰动一时。武帝听说西面有许多大国，还有很多奇特的物产，便致力于开辟对抗匈奴的第二战场。除继续加紧联络西域各国，受到张骞情报的启发，汉朝还不忘向西南方向探索、希望寻找去往身毒的安全通道。
元朔五年（公元前124年），汉武帝派张骞等人自蜀至夜郎，谋通身毒。事实上，张骞在大夏做出的推测完全正确。20世纪以来的考古发掘也显示，青铜时代的古滇文化早已通过北方欧亚草原地带，与中亚、西亚有着直接或间接的文化交往。一些金属器不仅表现出相似的制作技术和艺术风格，而且有的器物造型。比如晋宁石寨山铜扣饰和亚欧大草原内陆出土的金属兽纹扣饰、晋宁石寨山中的铜牛头和阿富汗、美索不达米亚的同类器形几乎如出一辙。这证明古老的云贵高原文明不仅不闭塞，而且同样具有世界属性，和亚欧草原文化保持着千丝万缕的联系。
河西走廊南侧的青海道 连接着云贵高原和西域
但昆明地区的西南夷为垄断贸易而残杀汉使，导致张骞的使团无法深入。这次西南探险未能如愿，汉朝却没有停下探索西南地区的步伐。众多西南夷与滇国的命运，也因此将被彻底改变。日后，云贵高原和四川西部地区将彻底纳入中原王朝的版图。
当汉朝在其他方向进行开拓的同时，短时间内汉匈战争还在继续。在汉武帝眼中，张骞情报的最直接用途就是汉朝对匈奴的战争，所以本人也频繁加入到日后汉朝对抗匈奴的战争中。因此，两汉史家常把张骞视作一名汉军将领而非外交家，《史记》中张骞的故事被收入了《卫将军骠骑列传》，《汉书》则将张骞与李广利二人的传记合为一卷，时人的看法可见一斑。探索从西南夷通往身毒的道路失败后，张骞以校尉的身份，跟随大将军卫青攻打匈奴。由于他熟悉匈奴的语言习俗，知道如何寻找水草，所以能保证大军的供给不出现匮乏。之后张骞还因战功被封为博望侯。
李广曾与张骞一同带兵+受罚
元狩二年（公元前121年），张骞与李广一同到右北平攻打匈奴。他的军队因为没有及时赶到战场，让李广的部队独自与数目庞大的匈奴大军血战一日，损伤惨重。士兵也因过于疲惫而没有追击匈奴。按照军法原本要被处决，只能用博望侯的爵位赎罪，最后被贬为庶人。李广也因此役功过相抵。事实上，很可能是这一段经历影响了张骞在司马迁笔下的形象。精通地理水文、指点卫青从不失误的博望侯，竟在关键时刻没有及时赶到战场，司马迁的褒贬之态已经不言自喻。
由于司马谈-司马迁父子和李家是世交，所以对李家祖孙颇有赞美。纵然没有足以记功的重大胜利，李广在太史公的妙笔下骑射精湛、英风飒飒，千百年后他的音容笑貌如在昨日。相比之下，对于卫青、霍去病、李广利等出身外戚的将领和他们的部将，司马迁就没有倾注太多的情感和笔墨，甚至略有隐恶之笔。正所谓“卫霍深化二千里，声振华夷，今看其传，不值一钱。李广每战辄北，困踬终身，今看其传，英风如在。史氏抑扬予夺之妙，岂常手可望哉？”
司马迁的个人好恶 影响了张骞的历史评价
如此态度，同样适用张骞和李广利等人的篇章之中。再加上张骞还有战败之过，他出使大月氏也是“不得要领”。而且张骞出使西域之后，一系列流氓无赖冲任使节，因而在司马迁看来这些人不仅引发了不必要的邦交纠纷。后来的大宛远征更是在汉使出使的基础上，将劳民伤财推向了巅峰，但经略西域、牵制匈奴的大业却并没有在武帝一朝见效......
于是，司马迁没有给张骞单独列传，而是将张骞的个人经历主要放在《大宛列传》当中、放在李广利的大宛远征之前。太史公的态度已经非常明显：张骞这是在“逢君之恶”，开辟西域的壮举和《孝武本纪》、《封禅书》中的那些燕齐之地的术士们一样是在误导君王。对于张骞的这类评价，其实在相当长的时间里都存在。到了东汉时代，班固对汉武帝时代开拓西域的时代背景做了这样的总结：“民力屈，财力竭，因之以凶年，寇盗并起”，足见班固对西域经略的真实心态，后世不断有文人以贬损之词毁谤张骞，其实就是对司马迁隐恶之言的阐发：“君不见武帝甘心事远略，靡坏财力由斯人”。
两汉对张骞的评价其实并不算高
纵观世界历史，伟大的探险家的远略功成未必在当代，消化他们的伟大贡献往往需要足够长的时间。虽然汉朝对败军之将有严厉的夺爵和罚金之惩，但有才能的勇士不会因为一场失败而被彻底埋没。
到了元狩四年（公元前119年），为进一步制约匈奴的势力，汉朝又开始拉拢活跃在今天天山北麓和伊犁河流域的西域大国--乌孙。汉武帝命熟悉西域事务的张骞再次率300多名随员，携带金币、丝帛等数千万财物出使西域。此时恰逢乌孙国内乱，而且乌孙人希望在汉匈强权之间左右逢源，于是对汉朝提出的招抚建议无甚兴趣。张骞只得派副使分别访问康居、月氏和大夏等国，为汉朝提供更多的第一手情报。
尽管屡次不得要领 但张骞的作用无可替代
张骞在此行中发现，康居，奄蔡等斯基泰游牧民建立的游牧国家“行国”，还有安息，大宛，大夏这种有城郭，都是之前的中原典籍和地图中未曾记载的。他们经营、有农田、有货币、能够制作精美食物、能酿美酒的城郭之国。虽然还是不得要领，但这为之后汉朝与乌孙的外交埋下了伏笔，他们将在未来汉朝的西域战略中发挥举足轻重的作用。
对汉朝和中原来说，张骞的出使之路带回了一个崭新而完整的世界，他的出使极大地扩展了中原的历史视野和战略视野。纵观《西南夷列传》、《朝鲜列传》、《南越列传》等对周边政权的记载，朝鲜、南越、闽越、东瓯、滇等诸国，要么曾是秦朝的郡县，要么是战国时代古老诸侯国的后裔，再要么就被战国时代的诸侯国征服过。哪怕连和汉朝的宿敌匈奴，司马迁都能给他们找到一个遥远的华夏族上古祖先--夏桀。
匈奴在司马迁笔下 被归为夏朝后裔
但西域的大宛、乌孙、康居等国，语言、文化和人种与华夏族差异巨大，很难进行认祖归宗。所以司马迁无法给远方的西域人找到可以追溯的华夏族祖先。由此可见，张骞的征途是超越了以往地理范围和认知极限的远征。
具体到汉语词汇库中，在先秦时代，除了”中国“、”诸夏“之外，其他族群被统称为”四夷”、”四裔“。但到汉朝，对匈战争的长期延续，以及张骞初始西域带回来的情报扩大了中国人的世界观，表达世界观的词汇大为丰富：
比如汉朝人将匈奴称为”敌国“。在汉初的外交文书中，汉朝称匈奴为两国、两主、敌国、兄弟。这说明匈奴上升到了能够对汉朝构成致命威胁的程度，敌国的概念，已经严重挑战中国是”天下唯一“的观念。
张骞每前进一步 都是对传统中原世界观的挑战
《史记-大宛列传》中第一次出现了”外国“的概念。能以”国“称呼外邦，说明当时的汉代人肯定西域列国的文化发达程度，认为他们的文明程度高于传统的四夷。张骞用生命探索出来的词汇，在不经意间被他的后人沿用至今。虽然之后”天下“的概念依旧主导了中国人的世界观，但张骞的探索已经在前人的基础上迈进了一大步。因此，将”九州等同于全世界“的认知世界这一观念，逐步变为”位于世界中央的中国（中原）“，这种认知范式上的改变，是他留给后人的宝贵财富。
除探明西域列国的地理位置和物产，人们还很容易忽视张骞的另一点贡献，那就是他还奉汉武帝之命探查过对华夏族有重大意义的文明之源--黄河发源地。对于汉武帝和之后的中原帝王而言，寻找河源并加以祭祀有证明皇权天授、奉天承运的重要意。，这样的地理考察，也能回答华夏族“从何而来”的终极发问。
张骞还负责为汉朝探寻黄河发源地
按照上古华夏族的神话，黄河发源于昆仑山（并不是现在的昆仑山，而是神话中的昆仑山）。那里是日月升起和落下的神奇之地，上面还有醴泉、瑶池等神话景观。张骞考察西域地形后，对西域自然地理做了更详细的考察：根据他的认为塔里木河上游有两条重要水源，一条是发源于喀喇昆仑山（葱岭）中的塔里木河，另一条是发源于昆仑山的和田河（玉龙喀什河和喀拉喀什河合并之后的河流），这两条河流会和到塔里木河的河道之后注入蒲昌海（罗布泊）。汉朝人观察到罗布泊的水虽然不断有塔里木河汇入，但却没有溢出来，这是为什么呢？原因一定是河水从泽下大洞中流走了。河水潜入地下，最后在青海地区的积石山地带喷涌而出、东流入海。先民大胆而生动的假设，将西域和东土在无形间巧妙地连接在一起。
于是，张骞的结论在一定时间段内，成为古代中国官方认可的黄河源头之说。于阗河所发源的山脉，也被汉武帝对应为神话地理中的昆仑山。上古古老的信仰，终于在真实世界的地理中找到了对应之地，这再次将西域大地的命运和中原牢牢地联系在了一起。
张骞将黄河源头设定为罗布泊
这种勇于探求华夏之源的壮举，也受到了太史公的高度认可。在《史记·大宛列传》的结尾，太史公认为张骞带回的情报可信度很高，并批评了《禹本纪》、《山海经》中对于黄河源头的神话叙事。这无疑是对张骞实证精神的最高肯定。
虽然所言已被现代地理学所证伪，可这种耳听为虚、眼见为实的精神远比具体知识的正误重要，正是因为有了敢于考察、实践证伪的精神。这为后世不断革新认知、修正错误的世界观留下了可能。