汉武帝又命 李广利于 太初元年(前104年)、三年两伐大宛(在今中亚 费尔干纳盆地),使西域的许多城国相继臣服于汉。前102年,汉军攻破大宛城(今费尔干纳),汉朝在西域各国中的威望大增。翌年,汉朝在西域的 轮台、渠犁等地驻兵屯田,并置使者校尉统领之。因匈奴内争,其主管西域的 日逐王先贤掸率万余众降汉,汉使护 鄯善以西使者 郑吉迎之,匈奴在西域的统治力量随之瓦解。于是汉廷使护鄯善以西南道诸地的郑吉“并护(车师以西)北道,故号曰都护”。公元前60年,西汉中央政权设立 西域都护府,新疆正式成为中国领土的一部分。西汉时期,随着东西方经济文化的交流传播,极大地带动促进了西域社会经济的进一步发展。西域的农作物 胡麻、 蚕豆、石榴、 大蒜、 葡萄、 苜蓿等相继传入内地,被誉作“天马”的 大宛马、 乌孙马、各种 毛皮也通过“ 丝绸之路”源源不断地进入到中原地区。同时,中原地区的丝绸和丝织品也传入西域并经此西传欧洲。伴随着屯田士兵而传入西域的有先进的生产工具和农业经验,如 铁铧、 铁锄等铁制 农具及代田法,有掘井技术和冶铁技术等。