漢武帝經略西域分為三個階段，第一階段的目的是派張騫遊說大月氏夾擊匈奴，第二階段的目的是將河西走廊納入大漢版圖，開通絲綢之路，第三階段的目的是向西域屯田駐軍，加強對西域的控制和管理。

第一階段：漢武帝為了聯絡大月氏夾擊匈奴派遣張騫第一次出使西域，張騫被俘，雖然沒能完成任務，但對西域有了初步的瞭解，以及西域各國想和漢朝往來的願望。

第二階段：霍去病討伐匈奴，奪得河西走廊後，設立河西四郡，將河西走廊徹底納入大漢版圖。緊接著，大將軍衛青和霍去病北擊匈奴，匈奴戰敗，一部分西遷，為漢與西域諸國友好交往掃清了障礙。漢武帝於是派張騫第二次出使西域，彰顯大漢的國力，西域各國紛紛表示臣服派遣使節進貢通商。中國的絲和絲織品，從長安透過河西走廊，今新疆地區，運往西亞，再轉運到歐洲，由把西域各國的奇珍異寶輸入中國內地。這條大通道，便是絲綢之路。

第三階段：隨著匈奴的西遁和西域各國的誠服，漢武帝向西域地區派駐軍隊，戰時為兵，平時為民進行屯田戍守，加強對西域地區的控制和管理，為後來漢宣帝設定西域都護府奠定了基礎。