建元二年出陇西，经匈奴，被俘。在匈奴10年余，娶妻生子，但始终秉持汉节。后逃脱，西行至大宛，经康居，抵达大月氏，再至
大夏，停留了一年多才返回。在归途中，
张骞改从南道，依傍南山，企图避免被匈奴发现，但仍为匈奴所得，又被拘留一年多。元朔三年（前126），匈奴内乱，张骞乘机逃回汉朝，向
汉武帝详细报告了西域情况，武帝授以太中大夫。张骞在大夏时，得知由蜀（今四川盆地）西南取道身毒（今印度）可通大夏，因劝武帝开西南夷道，但为昆明夷所阻，未能通。元朔六年（前123）春，张骞随
卫青征匈奴右贤王部，立奇功，封
博望侯。元狩二年（前121），与
李广出右北平（今河北东北部）击匈奴左贤王部；张骞因迟误军期，使李广所率四千将士损失殆尽，当斩，用侯爵赎罪，得免为庶人。后张骞复劝武帝联合乌孙（在今伊犁河流域），武帝乃拜骞为中郎将，公元前119年率300人，牛羊金帛以万数，出使乌孙。张骞到乌孙，分遣副使往大宛、康居、月氏、大夏等旁国,此行也取得了很大的成果，西域各国也派使节回访长安.乌孙遣使送张骞归汉，并献马报谢。元鼎二年（前115），张骞还。翌年卒。
因居住在匈奴西部，张骞趁机带领他的部属一起向月氏逃亡。往西跑了几十天，到了大宛。大宛听说汉朝财物丰富，想和汉朝交往可找不到机会。见到张骞非常高兴，问他要到哪里去。张骞说：“替汉朝出使月氏，而被匈奴封锁道路，不让通行，现在逃亡到贵国，希望大王能派人带路，送我们去，假如能够到达月氏，我们返回汉朝后，汉朝送给大王的财物，一定多得不可尽言。”大宛认为可以，就送他们去，并为他们派遣了翻译和向导。送到康居，康居用传车将他们送到大月氏。这时，原来的大月氏王已被匈奴所杀，立了他的夫人为王。大月氏已经使大夏臣服并统治着它。他们那里土地肥沃，出产丰富，没有侵扰，心境悠闲安乐，又自认为距离汉朝遥远而不想亲近汉朝，全然没有向匈奴报仇的意思。张骞从月氏到大夏，始终得不到月氏王明确的表示。逗留一年多后，只得返程。沿着南山，想从羌人居住的地方回到汉朝，又被匈奴截获。扣留一年多，碰巧单于死了，匈奴国内混乱，张骞便带着他匈奴籍的妻子以及
堂邑甘父一起逃跑回到了汉朝。朝廷授予他太中太夫官职，堂邑甘父也当上了奉使君。
骞为人强力，宽大信人，蛮夷爱之。堂邑父故胡人，善射，穷急射禽兽给食。初，骞行时百余人，去十三岁，唯二人得还。