王认为汉军不可能千里迢迢跑到西域打仗，一怒之下杀了汉朝使者，抢了使者带来的金银财宝。
汉武帝得知勃然大怒。他哪能吃这个亏？汉武帝命大将李广利带兵西征大宛。他敢抢咱的钱，咱就抢他的马。
出使过西域的人都说西域“兵弱易击”。李广利是汉武帝一个宠妃的哥哥。汉武帝打算封李广利为侯，但汉朝的规矩非功不侯，于是给他一个便宜差事让他立功。人说打大宛三千汉兵足矣。汉武帝给了李广利六千骑兵及数万步兵。
公元前104年，李广利率军出征大宛。
大宛在现在的乌兹别克斯坦，离西安的直线距离7000里，实际路程超过万里，中间尽是荒漠戈壁盐碱地，寸草不生，滴水全无。沿途西域小国对汉军坚壁清野，固城死守。李广利攻破一座城才能有一顿饱饭吃，攻不下来就得饿着肚子离开。
李广利走完万里长征，手下将士只剩一半了。人疲马乏的汉军去攻打大宛，惨败而回，伤亡过半。李广利带着残兵败将回国，路上又损失了一半人。最终清点人数，所剩士兵不过十之一二。
汉武帝火冒三丈，不准李广利进国门。他又征调了六万兵马让李广利接着去打，并且征集十万头牛，三万匹马，驴和骆驼各一万，为他提供后勤支援。汉武帝要李广利务必把大汉王朝的脸找回来，把汗血马弄回来。
当时，匈奴的左大都尉（匈奴单于直属部队的司令）打算投降汉朝。他跟汉朝约定，只要汉朝出兵接应他，他就杀了单于率军投降。汉武帝于是派大将赵破奴率领两万骑兵出朔方城两千余里去接应匈奴降军。没想到匈奴单于知道了左大都尉的计划，先发制人杀了左大都尉，然后派兵进攻赵破奴。赵破奴且战且走，但最终还是被匈奴骑兵八万人包围。赵破奴带一支军夜晚出营寻找水源，不想被匈奴人发现。匈奴人生擒了赵破奴连夜向汉军发动进攻。汉军群龙无首，被匈奴人全歼。匈奴人趁势攻打朔方城，但没能攻破城池，撤兵而走。
匈奴打了一个大胜仗，信心有所恢复，开始南下骚扰汉朝边塞。
大臣们劝汉武帝先集中兵力击退匈奴再说。汉武帝不听，执意要打大宛。他觉得一个小小的大宛都打不下来太丢人了，让乌孙、大夏等国笑话。
汉武帝志在必得，增派十八万人驻守河西走廊，作为李广利的后援。另外，动员全国之力往前线运送粮草。
有兵、有粮，这事就好办了。李广利一路杀回大宛，沿途还血洗了一个不肯借道的小国轮台。西域各国见状纷纷归降。
汉军围攻大宛的都城（在土库曼斯坦）。
大宛向李广利求和。李广利不肯，执意血洗大宛。大宛说你要不允许我们投降，我们就杀了所有的汗血宝马与你们血战到底。李广利于是改口接受大宛的投降。
大宛拿出所有的汗血宝马让李广利挑。李广利挑几千匹上好的汗血马带走。