战争背景大宛是中亚古国，位于帕米尔高原西麓，锡尔河中、上游。该国出产良马，尤以汗血马最为著名。公元前138年张骞第一次出使西域曾到过大宛，受到大宛王的接待。[1]汉武帝刘彻听张骞说大宛出产良马，便于公元前104年命车令为使，带黄金二十万两及一匹黄金铸成的金马去贰师城（今土库曼斯坦阿斯哈巴特）求换汗血马。大宛王毋寡爱其宝马，不愿给汉。“汉使怒，妄言，樵金马而去”，大宛王见汉使无礼，又认为西汉远在东方，不会派大军远袭大宛，便命东部属邑的郁成王拦住汉朝使节，杀死使团，夺走金银财宝。汉武帝得知后大怒，遂下令攻打大宛。因为公元前110年汉武帝曾命赵破奴率骑兵七百奇袭楼兰，俘虏楼兰王，因此汉武帝十分轻视西域各国的战斗力。
汉武帝正宠爱李夫人，欲使李夫人之兄李广利封侯，由于汉高祖规定无战功者不得封侯，于是汉武帝遂任李广利为贰师将军，赵始成为军正、浩侯王恢为向导、李哆为校尉，率属国骑兵六千及郡国恶少年数万讨大宛。因为目的是去贰师城取回良马，故号“贰师将军”。[2]
战争经过第一次战争公元前104年，李广利率军出征，一路所经西域各国不愿向汉军提供食粮饮水，并且闭城抗拒汉军。李广利下令逐个攻打，汉军一路消耗过大，到达大宛东境郁成城时，仅剩数千人，且个个饥饿疲困。郁成城守军顽强抵抗，汉军攻城不克，伤亡惨重。李广利下令撤军，回到敦煌（今甘肃省敦煌市西），汉军生还者不过十分之一、二。李广利上书请求罢兵，汉武帝大怒，下令退入玉门关者立斩。李广利心中恐惧，只好屯兵敦煌。第二次战争公元前103年夏，浞野侯赵破奴击匈奴，其所部2万骑兵全军覆没。朝臣认为应停止进攻大宛，全力打击匈奴。汉武帝认为，大军已发，却不能降伏大宛小国，有损汉朝在西域的声望，西域诸国将轻视汉朝，不利于汉对西域的统治，因此坚持要征服大宛。汉武帝将竭力反对出兵大宛的邓光等人下狱问罪，然后动员全国的力量准备第二次远征。
汉武帝下令赦免囚徒，又调集恶少年及边骑6万人，加上大量自愿从军者。另外还征集牛10万头，马3万匹，驴、骆驼数以万计，用来驮运军粮及兵器弓弩等，受命参与这次军事行动的有50余位校尉。汉武帝又下令征集了大批水工，用来切断大宛水源。同时增派甲兵18万，驻扎于酒泉、张掖以北，并设置居延、休屠两县以护卫酒泉。汉武帝又征调全国七种犯罪之人，负责给李广利军运送军粮。汉武帝还拜两位颇知马者为执驱校尉，以待攻破大宛后挑选良马。
公元前102年，汉武帝命李广利再度远征大宛。沿途西域小国不敢抵抗，纷纷开城出迎，供给食粮和饮水。只有轮台（今新疆维吾尔自治区轮台县）抗拒汉军，闭城紧守。汉军攻数日后破城，屠轮台。为了便于沿途获得足够的食粮和饮水，汉军分作数队西进，李广利率主力3万人先抵大宛。大宛出兵迎敌，被汉军击败，宛军退守郁成城。李广利绕过该城，直袭大宛都城贵山城，首先其水源，然后将城团团包围，日夜攻打，连攻40余日，破其外城，俘虏大宛勇将煎靡。
大宛贵族多怨大宛王毋寡匿宝马、杀汉使，于是杀死毋寡，遣使持毋寡首级赴汉营求和，表示愿将良马驱出供汉军挑选，如果不许和，则杀尽良马，与汉军血战到底。此时，康居已派兵来救大宛。李广利答应大宛的要求，停止进攻内城。大宛也赶出所有马匹，任汉军随意选取，并供给汉军大量粮食。汉军取其宝马数十匹，中等以下马3千余匹。又立昧蔡为大宛王，与他盟誓后，撤兵东归，从此大宛服属西汉。
最初，贰师将军从敦煌以西启程，因为军队人数众多，所经沿途国家无力供给粮食，所以将军队分成几支，从南北两路前进。校尉王申生和曾任鸿胪之职的壶充国所率的千余人的到达郁成城时，向守军索要食物和饮水，遭到拒绝。郁成城守军侦知王申生人少势孤，便于一日清晨以3千兵马出城突袭汉军。王申生全军覆没，仅数人得以逃脱。李广利命搜粟都尉上官桀攻打郁成城。经过激战，郁成城守军抵抗不住，战败投降，郁成王逃往康居。上官桀率军追至康居，康居王见大宛已破，遂将郁成王交与上官桀。上官桀手下上邽骑士赵弟在途中杀郁成王。[1]
战争后续汉军虽然在第二次战争中并未遇到重大伤亡，但由于将领不体恤士卒，大军到玉门关时仅余万余人。而汗血马经长途跋涉，到达玉门关时也仅余一千多匹。
汉武帝得知胜利后大喜，封李广利为海西侯、赵第为新畤侯、赵始成为光禄大夫、上官桀为少府，李哆为上党太守。军官中升任九卿者三人，诸侯国相、郡守、二千石的官员有百余人，千石以下的官员千余人，士卒得到的赏赐价值四万金，充军的罪犯免罪。
公元前100年，大宛贵族认为昧蔡过于巴结汉朝，遂发动政变杀死昧蔡，另立毋寡之弟蝉封为国王，并派遣蝉封之子入汉朝为质。汉朝也派使者向大宛赠送礼物加以安抚，并承认蝉封的地位。大宛同意每年向汉朝进贡两匹汗血马。[2]
战争影响汉军击败大宛后，西汉自敦煌以西至盐泽，沿途修筑烽燧亭障，并在轮台、渠犁一带实行军事屯田，置使者校尉管理，为去西域的汉使提供住处和食粮、饮水。在西域都护正式设立之前，使者校尉实际上成了代表西汉政府领护西域各国的官员。
汉军击败大宛，威震西域，西域诸国纷纷遣子弟入汉朝贡，并作为人质，使西域各国与汉朝交往日益增多。[1]
