班超一行首先到达塔里木盆地东部的鄯善。鄯善王开始礼敬有加，后来匈奴使者来到鄯善，鄯善王受到匈奴使者的要挟，开始怠慢班超。问明情况后，班超果断行动，当夜发动突袭，利用火攻，一举歼灭匈奴使者。鄯善王见班超不动声色就杀了匈奴使者，心中畏服，就答应归附汉朝，并把儿子送往汉朝做人质。
窦固将班超的事迹上报朝廷，汉明帝提升班超为司马，派他继续向西域腹地进发。班超西出玉门关，先后收复于阗、疏勒、车师国以及一些西域小国，天山南路基本打通，北路的两端也被汉朝控制。汉朝重新设置西域都护府和两校尉，派兵驻守西域，使得汉朝和西域各国的交流重新频繁起来。
可是，公元75年，匈奴军队卷土重来，占领车师，西域诸国又纷纷背叛汉朝。班超和疏勒王死守橐城，坚持一年多，汉章帝下令放弃西域，重闭玉门关，撤销西域都护府和两校尉，命班超回朝。但是，班超为了西域人民和自己未竟的事业，毅然留在西域。他以疏勒为根据地，联合附近各国，攻占姑墨，重新打开了局面。
公元80年，汉章帝对班超的作为非常满意，同意他联合乌孙，牵制匈奴，重新控制西域的主张，先后派两支队伍支援班超。
班超开始重新经营西域。他的第一个目标就是打通南路，最大障碍是大国莎车。班超用调虎离山之计，和大月氏重修旧好，从此，大月氏年年向汉朝贡献方物，西域天山南路已经基本打通。
