汗血宝马，据说在西域大宛国的境内有一座高山，高山上生活着一群天马，这种马非常的彪悍，根本抓不住它，更别说人工去驯服了。后来当地人就从已经驯服过的马群里面，找出各色各样的母马，把母马放在山下面，作为诱饵，引诱天马下山。野马与母马交配了，生下来就是汗血宝马了。
当初，汉武帝得到大宛产的汗血马，非常喜爱，命名为“天马”。到大宛去搜求“天马”的使者在路上络绎不绝。汉朝出使外国的使团，多的一行数百人，少的一百多人，他们所带的礼物与博望侯张骞出使时大抵相当，后来随着对西域的熟悉，出使的人数也逐渐减少。汉朝在一年中，派往西域的使者，多时十余批，少时五六批；路程远的八九年才能返回，路程近的也需数年才能回来。
椎破金马
汉武帝太初元年（前104年），汉朝出使西域的使臣上奏说：“大宛有好马，藏在贰师城内，不肯给汉朝使者。”于是汉武帝派壮士车令等人带着千斤黄金和用金铸的马前往大宛请求换马。
大宛国王与其群臣商议说：“汉朝离我们远，中间隔着盐泽，道路行走艰难，若从北路进攻前来，会有匈奴的阻挠，如果从南路来，他们缺乏水草，又往往没有城郭，所以多缺乏粮食。汉朝使者每次来几百人，常常因缺乏粮食而死亡过半，这种情况又怎么能派大军来呢？因此汉朝对我们是没什么办法的。而贰师城的马，是大宛国的宝马。”于是不肯把宝马给汉使。
汉使恼怒，破口大骂，用椎椎破金马，然后离去。大宛的贵族十分生气地说：“汉使竟然如此轻视我们！”便驱谴汉使让他们离去，同时命令大宛国东面的郁成王去拦截攻杀汉使，抢取汉使的财物，于是汉武帝大怒。
曾出使过大宛国的姚定汉等人说：“大宛兵力薄弱，如果派三千人的汉兵，用强弩射击，就可以把他们全俘虏。”汉武帝曾派浞野侯赵破奴率七百名骑兵俘虏了楼兰王，认为姚定汉等人说得有道理，而且汉武帝正想封宠姬李氏的兄弟为侯，于是任命李夫人的哥哥李广利为贰师将军，征发属国的六千名骑兵与郡国恶劣的少年几万人，前去讨伐大宛国。期望李广利到贰师城获得宝马，因此称他为“贰师将军”。另外任命赵始成为军正官，原来的浩侯王恢为军队的向导，而李哆为校尉，负责指挥作战。
遮玉门关
汉武帝太初二年（前103年），贰师将军李广利西征，过了盐泽之后，沿途的小国都各守城堡，不肯供给汉军粮草，汉军也很难攻下这些小国，攻下的可以得到一些粮食，攻不下的几天后只能离去。等到达郁成国时，军队只剩下不过数千人了，而且很饥饿疲惫。
攻打郁成国时，被郁成国的军队打得大败，伤亡的人数很多。贰师将军李广利与李哆、赵始成等商议说：“到郁成国尚且不能攻下，更何况到大宛的国都了？”于是带兵返回。
回到敦煌郡，士兵剩下的不过十分之一二。李广利派遣使者上书汉武帝，说“路途遥远且缺乏粮食，士兵不怕作战而害怕饥饿，军队人数少不足以攻占大宛国。希望暂且停止进攻，等到增调军队后再前去攻打”。汉武帝看到奏书后大怒，派使臣到玉门关拦截李广利，同时传下命令：“军队有敢退入玉门关者一律斩首！”贰师将军李广利非常恐慌，只得留在敦煌。
大举发兵
汉武帝太初三年（前102年），公卿大臣们议论此事，都希望停止对大宛国用兵，集中力量攻打匈奴。汉武帝认为既然已出兵讨伐大宛，连大宛这样的小国都攻打不下，那么大夏这类国家会渐渐地轻视汉朝，不仅得不到大宛的好马，就像乌孙、轮台等国也会转而虐待汉朝使者，被外国耻笑。
于是汉武帝对认为讨伐大宛不力的邓光等人进行了处罚，下令赦免囚徒，征发品行恶劣的青年与边塞的骑兵，经过一年多的时间的准备，便派出六万人去敦煌增援贰师将军李广利，一些自带装备跟随出征的还不包括在内。另外，还征调牛十万头，马三万匹，驴和骆驼数以万计，粮食、兵器、弓弩都十分充足，全国震动，从各地调来攻打大宛的校尉有五十多名。
大宛城中没有水井，靠汲城外的河水，于是派水工将城外的水改道，从旧水道挖洞攻城。又征调戍卒十八万驻扎在酒泉、张掖的北部地区，设置居延城、休屠城，屯兵以保卫酒泉。汉武帝下令：全国犯罪的官吏与在逃人员和赘婿、商人，原来属商人户籍的，其父母、祖父母属商人户籍的，共七种人，一律充军从征，专门为贰师将军运送粮草的人马与车辆络绎不绝。汉武帝还派遣两名熟悉马匹情况的人担任执马校尉和驱马校尉，准备在攻破大宛后挑选那里的好马。
破宛获马
这时贰师将军李广利奉命再次率军出征攻打大宛，兵多将广，途经西域小国没有不迎接的。向汉军提供粮食。到轮台国后，轮台国不投降，汉军攻打数日，将其国屠灭，从此地又向西进发，一路顺利到达大宛国的都城，到达的士兵共计三万人。
大宛出兵迎击汉军，汉军以箭射击，使其大败，大宛国士兵退入城中防守。贰师将军准备攻打郁成城，又害怕打不下来会使大宛想出计谋，于是先到大宛城，掘开水源，改变水源流向，大宛城内的军民本来已深受忧苦，汉军又围住城池，围攻了四十多天。
大宛城的贵族们便商议说：“以前国王毋寡藏匿宝马，杀害汉使。今天我们杀了国王献出宝马，汉兵就会解围离去；如果依然不解围退兵，我们再力战而死，也不晚。”大宛国的贵族们都同意这样做，于是一起杀了大宛王。
这时大宛的外城已被攻破，俘虏了贵族中勇猛的战将煎靡。大宛人极为恐慌，逃入城中，派人拿着大宛王毋寡的头颅去见贰师将军，约定说：“汉军如果不攻打我们，我们献出最好的马任你们挑选，并向汉军提供粮食。如果不听取我们的意见，我们就将好马全部杀死，康居的援兵很快到了，他们一到，我军在内，康居兵在外，内外与汉军决战。请将军认真考虑，到底怎么办？”这时康居探察汉军还很强盛，不敢前进。
贰师将军听说大宛城内的守军最近抓了一些汉人，学会了凿井，并且城内的粮食还很多，因此考虑到：“这次来主要是为了惩罚罪魁祸首老毋寡的，现在毋寡的头已经送到，如果拒绝他们的请求，他们死守城池，而康居的援兵在汉军疲惫时来救援大宛国，汉军必定失败。”于是答应了大宛的求和条件。大宛献出所有的马，供汉军挑选，又向汉军提供大批的粮食。汉军选出数十匹良马，中等及以下的雌、雄马三千余匹，又立过去对汉使友好的大宛贵族昧蔡为大宛国王，和他订立盟约，然后撤兵而归。
班师回朝
当初，贰师将军李广利自敦煌出兵西征时，分兵多路，由南、北两条道路进军。校尉王申生带领一千多人从另一条路到达郁成，被郁成王击灭，有数人逃脱到贰师那里。李广利命令搜粟都尉上官桀去攻打郁成并破之。郁成王逃亡到康居，上官桀追到康居。康居王听说汉军已攻破大宛，于是便把郁成王交给上官桀，上官桀命令四名骑士把他捆绑押送到李广利的军营。上邽骑士赵弟担心郁成王逃走，拔剑将其头砍下后，追上了贰师将军李广利的部队。
汉武帝太初四年（前101年），春季，贰师将军李广利回到京城长安。贰师将军沿途所经过的小国听说大宛已被攻破，都派遣其子弟随李广利到长安进贡，拜见天子，并留在汉朝作人质。军队返回时，带回一千多匹马。此次出征，军中并非缺乏粮食，战死的人也不多，但因将领贪婪，不爱惜士兵，侵夺他们的粮饷，所以死人很多。天子因他们远行万里去讨伐，所以不计其过失。于是颁布诏书封李广利为海西侯，封赵弟为新畤侯，任命上官桀为少府，军官中当上九卿的三人，任诸侯王国相、郡太守及二千石官员的一百多人，任一千石以下官员的一千多人。那些自愿出征的人得到的官职都超过了他们的希望，因犯罪而令其出征的都免了他们的罪抵消他们的功劳，士兵们的赏赐价值达四万钱。
自从大宛国被攻破之后，西域各国都十分震惊恐惧，汉朝使者前往西域的都各尽其职，于是从敦煌以西到盐泽往往到处建起亭障，而汉朝在轮台城、渠犁国的屯田士兵也有数百人，并分别设置使者、校尉统领，用以供应出使西域的汉朝使者需要。
过了一年多之后，大宛贵族们认为昧蔡善于谀媚汉朝，使大宛国遭受屠杀，于是联合杀掉了国王昧蔡，拥立毋寡的弟弟蝉封为大宛王，并派蝉封的儿子入汉朝充当人质。汉朝派出使者赏赐蝉封，对他进行安抚。蝉封与汉朝约定，每年向汉朝贡献天马两匹。