西域在玉門關和陽關以西，包括今天的新疆和中亞部分地區。天山以南有幾十個小國，主要是樓蘭、龜茲、疏勒、於謙、焉耆、莎車。在北方為烏孫人建立的政權。再往西，中亞國家有大宛、大嶽、大夏等。
建元三年(公元前139年)至元朔三年(公元前126年)首次出使。雖然他的初衷沒有實現，但他在西域傳播了漢朝的威望，獲得了聞所未聞的地方物資，因此被稱為“空心化”。元壽四年(119)，赴丁原二年(115)第二次傳教。此時匈奴已被擊敗，所以第二次西遊比較順利。此後，漢朝逐漸與西域建立了更加頻繁的聯系，並與匈奴展開了爭奪西域諸國的鬥爭。
元豐三年(前108)，王惠破樓蘭，破舅媽。太初元年(前104)三年，李光禮攻大灣。征大宛後，在輪臺和渠犁設置使者和校尉負責看管，這是西域設置行政機構的開始。宣帝神爵二年(前60年)，設西域，保護城和南北路各國，各國與漢的宗藩關系由此確定。元初元年(前48年)，在車市設都尉烏雞，管理墾荒防務:元帝三年(公元前36年)，西域副都尉陳堂發，派遣西域各國士兵遠征安樂窩，殺死挾持西域各國人質，與為敵的直可汗。 誰回漢，匈奴的勢力在西域消失，使得漢與西域的通道非常安全。
與西域交流的意義:
西域經過後，天山南北地區第壹次與大陸融為壹體，逐漸打通了中原與西域乃至更多西域的交通要道——著名的“絲綢之路”，在中國歷史上具有非常深遠的意義。中原、西域乃至更遠地區的經濟文化聯系日益密切。西域的葡萄、石榴、苜蓿、豆類、亞麻、葫蘆科、大蒜、核桃等植物陸續移植到東方。西域的良馬、駱駝、各種珍禽異獸、價值不菲的毛織品也從東方傳來。
後來佛教和佛教藝術也通過中亞傳到西域，再傳到東方，對中國文化影響很大。另壹方面，中原向西域輸送了大量的絲織品和金屬工具，並向西域傳播了鑄鐵和鑿井(包括水井和運河)的技術。這種頻繁的經濟文化交流促進了西域的社會進步，豐富了中原漢族人民的物質和精神生活。