張騫在《史記》無傳，事蹟載於《大宛列傳》，「張騫，漢中人。建元中為郎」，「漢中」位於陝西省西南部。太皇太后竇氏建元六年去世，則張騫在竇氏生前已入朝為郎官。郎官相當於皇帝身邊的侍從官，負責守衛宮殿門戶、隨行車騎及備受顧問，官階不高，卻與皇帝關係密切。漢武帝欲主動出擊匈奴，聞大月氏與其有仇，特別招募使者出使絕域，張騫以郎官身份應募，與堂邑氏奴甘父 (《史記索隱》解釋「堂邑縣人家胡奴名甘父也」) 一同離開隴西。
大月氏與匈奴的仇怨，見司馬遷以下記載：
是時天子問匈奴降者，皆言匈奴破月氏王，以其頭為飲器，月氏遁逃而常怨仇匈奴，無與共擊之。
冒頓單于治下的匈奴帝國，積極向西擴展，致使月氏國多次被打敗。冒頓死後，其兒子老上單于殺掉月氏國王，並把國王首級割下帶返匈奴，用他的頭蓋骨作酒器。月氏國民無奈西遷，對匈奴心懷怨恨，卻苦無盟友，漢武帝得知消息，打算派使者聯絡，以夾擊匈奴。
「斷匈奴右臂」最早見於《漢書．西域傳下》：
孝武之世，圖制匈奴，患其兼從西國，結黨南羌，乃表河曲，列西郡，開玉門，通西域，以斷匈奴右臂，隔絕南羌、月氏。單于失援，由是遠遁，而幕南無王庭。
中國古代習慣以西方為「右」、東方為「左」，當時匈奴控制河西走廊，西域諸國須向匈奴提供貢賦、士兵，猶如匈奴之臂膀。漢武帝派張騫到大月氏，意在切斷匈奴於西方的羽翼，從而削弱其整體實力。後世史家因此將整個戰略稱為「斷匈奴右臂」。
然而，張騫出使並不順利，《史記．大宛列傳》：
經匈奴，匈奴得之，傳詣單于。單于留之，曰：「月氏在吾北，漢何以得往使？吾欲使越，漢肯聽我乎？」留騫十餘歲，與妻，有子，然騫持漢節不失。
原來漢帝國通往大月氏的路途中，必須經過匈奴管治的範圍，匈奴單于都算優禮張騫，為其置妻生子，建立家室，希望用倫理關係的束縛，消融張騫對國家民族、對漢武帝的忠誠。值得留意是「十餘歲」，「騫以校尉從大將軍擊匈奴，知水草處，軍得以不乏，乃封騫為博望侯。是歲元朔六年也。」由公元前 123 年上推，張騫出使約在公元前 136 年前後。
司馬遷記載：
居匈奴中，益寬，騫因與其屬亡鄉月氏，西走數十日至大宛。
由於張騫娶匈奴妻子成家立室，且已留居匈奴十年之久，匈奴單于低估他對漢武帝的忠誠，對他的防範監視日趨寬鬆，張騫趁機攜同家眷出逃，向西走至大宛國。
此處有一個問題值得思考：「為何張騫要帶著匈奴妻兒離開？而不棄妻不顧？」除了夫妻間感情深厚，更多可能是張騫並非抱持「嚴分華夷」的敵對思維，由他與胡奴甘父同行，至攜妻出走，皆反映他是一個胸襟極度開放、對胡人有很大包容度的漢人。此一開放胸襟，在邊郡軍事集團的代表如李廣身上都能見到，這對漢武帝用兵匈奴非常有利。
大宛國一直對漢帝國富饒略有所聞，知張騫為漢使者，欲前往大月氏，特別派人充當嚮導，指引張騫等人抵達康居，再經康居至大月氏。《史記．大宛列傳》：
大宛聞漢之饒財，欲通不得，見騫，喜，問曰：「若欲何之？」騫曰：「為漢使月氏，而為匈奴所閉道。今亡，唯王使人導送我。誠得至，反漢，漢之賂遺王財物不可勝言。」大宛以為然，遣騫，為發導繹，抵康居，康居傳致大月氏。
漢宣帝對太子說：「漢家自有制度，本以霸王道雜之，奈何純任德教，用周政乎！」(《漢書．元帝紀》) 試觀張騫承諾返國後會用珍貴厚重的財物回饋大宛國幫忙，此不是「霸道」麼？正屬於當年梁惠王的思路，而被孟子批評「王何必曰利，亦有仁義而已矣」(《孟子．梁惠王上》)
務實功利、避免迂腐，令張騫成功抵達，但月氏遺民早已在大夏國過著安穩的生活，無意報當年之仇。
大月氏王已為胡所殺，立其太子為王。既臣大夏而居，地肥饒，少寇，志安樂，又自以遠漢，殊無報胡之心。騫從月氏至大夏，竟不能得月氏要領。
《漢書．張騫傳》：
騫身所至者，大宛、大月氏、大夏、康居，而傳聞其旁大國五六，具為天子言其地形……
漢武帝無法與大月氏結盟，卻出乎意料地通過張騫口述，加深了對西域各國的認識。後來他開發西南、對大宛用兵以奪取汗血馬，都和張騫的介紹有關。
