汉武帝时期，有一天，他打开《易》书占卜，说：“神马当从西北来。”得了乌孙马觉得好，给它起名为“天马”。等到又得了大宛汗血马，它比乌孙马更加膘壮，便将乌孙马改名为“西极马”，称大宛马为“天马”。汉朝出使到西域的人已很多，那些少年从使多用虚美的言辞怂恿汉武帝，说大宛有好马在贰师城，藏起来不肯让汉使看到。
汉武帝喜欢宛马，听说后一心想得到它，他派壮士车令等带着千金和金马去请求大宛王送给贰师城好马。大宛国不肯给汉使。汉使大怒，痛骂一通，拂袖而去。大宛国的贵臣们怒道：“汉使太轻视我们了！”令汉使离开大宛国，又让东边的郁成王拦击他们，杀害汉使夺取他们的财物。
汉武帝大怒。曾出使过大宛的姚定汉等人说：“大宛兵弱，若用近三千的汉军，强弓劲弩向他们射击，便可打败他们。”汉武帝因曾派浞野侯赵破奴攻打楼兰，以七百骑兵先到楼兰，俘虏了楼兰王，故认为姚定汉等人言之有理。而想封宠姬李夫人的兄弟为侯，便以李广利为将军讨伐大宛。
李广利的妹妹李夫人生昌邑哀王，很受皇上宠爱。太初元年，以广利为贰师将，带领属国的六千骑兵和郡国那些品行恶劣的少年好几万人去攻伐大宛。预期到贰师城夺取良马。所以叫他“贰师将军”。命令赵始成做军法官，原浩侯王恢为军队带路做向导官。
贰师将军的部队已经西过盐水，沿路的那些小国家恐慌，都各自紧紧地守住自己的城堡，不供给汉军粮食。打又打不下来。能攻下来的就有饭吃，不能攻下来的，只好几天就离开。等到至郁成，兵士到达者不过几千人了，都饥饿疲乏。汉军攻打郁成，大败，死伤的人很多。贰师将军和左右商议：“至郁成还不能攻下它，何况到大宛王都城呢？”就带着部队撤退。
此次征战，往返花了两年。回到敦煌，士兵不过剩下十分之一。李广利派遣使者给皇帝上奏章说：“路程遥远十分缺乏粮食。士兵们不怕打仗，只怕挨饿。兵少了，不能攻取宛国。希望暂且撤兵，多派兵后再去。”
汉武帝得奏，大发雷霆，派使者拦守玉门关，说军人敢有人关者立即斩了他！贰师将军李广利害怕了，因而留驻敦煌。
那年夏天，汉朝对匈奴作战，浞野侯赵破奴的士兵损失两万多人。汉朝廷高级官员都希望调回攻打大宛的军队，专力对付匈奴。
汉武帝却认为既已出兵讨伐大宛，如大宛这样的小国都打不下来，那大夏之类的国家更会瞧不起汉朝，大宛的良马就更不会来汉，乌孙、轮台等国家也将随便难为汉朝的使者。于是就惩治了议论攻打大宛尤为不当的邓光等人，赦免了那些囚徒步卒，增发了那些品行恶劣的少年和边境的骑兵，经过一年多而从敦煌出兵六万人，私人带着粮食跟随部队参战的还不计算在内。
这支队伍带有牛十万头，马三万余匹，驴、骆驼以万数计算。他们多带粮食，兵器、弓箭等极为齐备。全国骚扰动荡，相继供应征伐大宛，军队总共有五十余校尉军官出征。
大宛都城内没有水井，都要从城外引进流水，汉军就派治水的工匠改道城下水，不使流经城下，而引水人孔穴之内，以水攻城内。汉朝还增派甲卒十八万人到酒泉和张掖以北驻守，并新置了居延和休屠两个县以卫护酒泉。而征发天下“七科适”，载运干粮以供给贰师将军。驱车载运的人众络绎相连到敦煌。又授给了两名会相马的人为执驱校尉，准备在攻破大宛以后选取良马。
这时贰师将军是二次出征，队伍庞大，所至沿途各个小国无不迎接，拿出粮食供养军队。到轮台国，轮台国不降，攻战几天，血洗轮台。
从此往西，平安行军到达了大宛王都。汉兵到达者三万人。宛军迎战汉军，汉军杀败了他们，宛军逃到城堡内凭借城墙守卫。
贰师将军的部队本想进军先攻郁成，恐怕军队滞留而使大宛人更生诈谋，就先攻大宛城，挖掘新的水道，改变其流向。包围大宛的城池，攻城四十多天，摧毁了它的外城，俘获了大宛勇将煎靡，大宛人大为震惊，逃跑入守中城。
他们的高级官员相互商量道：“汉朝其所以来攻打大宛，是我们国王毋寡隐藏了好马而杀害了汉朝使者。如果杀掉国王毋寡并拿出好马，汉军之国当可解脱；即使不解，再就奋战而死，也为时不晚。”
大宛的高级官员们便共同杀死宛王毋寡，提着他的头派人去见贰师将军，相约说：“汉军不要攻打我们了，我们把好马全部拿出来，任凭你们选取，并且供给你们粮食。如若不听从，我们杀尽好马，而康居的救兵将要到达。一到达，我宛兵在城内。康居的救兵在城外，共同和汉军作战。汉军仔细考虑吧。”
贰师将军与赵始成、李哆等人商量说：“听说大宛城内最近找到了汉人，会穿井汲水，而且城内粮食还多。考虑到我们其所以来，就是为诛灭罪魁祸首宛王毋寡。毋寡的头已经到了，这样还不允许解开兵围，那么他们就会坚守，而康居等到汉军疲乏时而来援救大宛，那打败汉军是必然的了。”
军官们都认为对，就接受了大宛的许约。
大宛人就放出他们的好马，让汉兵自行挑选它们，还拿出许多粮食供养汉军。汉军挑选了好马几十匹，中等以下公马母马共三千多匹，而且立大宛高级官员中过去待汉人友好的昧蔡为大宛国王，与他们订立盟约后撤兵。
当初，贰师将军发兵敦煌西进时，认为人多，沿路各国无法供给粮食，就分为几支队伍，从南北两路挺进。
校尉王申生和原大鸿胪壶充国等统领一支千多人的队伍另攻郁成。郁成人坚守城堡，不肯把粮食供给他们。王申生的部队距离贰师将军的大部队二百里，他依仗大军而轻视对方，责令郁成交出粮食。郁成不答应供给，他们窥视到王申生的部队日益减少，就在一个早晨用三千人的兵力发起攻击，斩杀了王申生等人。汉军大败，只有几个人脱险逃出，跑到贰师将军那里。
贰师将军命令搜粟都尉上官桀去攻打郁成，郁成王逃走到康居国，上官桀就追到康居国。康居国人听说汉军已经打败大宛，就交出郁成王给上官桀。
上官桀派四个骑士把他捆绑看守押送给主将李广利。这四个人互相议论说：“郁成王是汉朝所痛恨的，如果把他活的送去，怕突然发生意外，出大岔子呵。”他们想杀了郁成王，没有人敢先动手。
上邦籍骑士赵弟最为年少，他拔剑上前，斩了郁成王，装殓了他的头。赵弟和上官桀等人的队伍就赶上了贰师将军的大部队。
当初，贰师将军李广利后一次出兵，皇上派遣使者通告乌孙国，要它出兵与汉军合力攻宛。乌孙遣出两千名骑兵前往，徘徊观望，不敢上前。贰师将军的队伍凯旋东归，他所经过的那些小国听说大宛已被打破，都打发自己的子弟跟随汉军去纳献贡物，去汉谒见天子。
天子封李广利为海西侯，食邑八千户，又封亲手斩杀郁成王的赵弟为新畴侯，军正赵始成功最多，为光禄大夫，上官桀敢深入，为少府，李哆有计谋，为上党太守。军官中被封为九卿的有三人，诸侯相、郡守、两千石级官吏的有一百多人，一千石级官吏以下的一千多人。自愿参加者赏封的官爵都超过他们本人的愿望，因犯罪受惩罚而去从军的人免罪但不计功劳。士兵们所得赏赐约值四万金。
攻伐大宛两回，总共经历四年才告结束。
此后十一年，即公元前90年，征和三年，贰师将军李广利又率七万骑出五原，击匈奴，渡到居水。汉军兵败，李广利降匈奴，后被单于杀死。