西域最早是汉武帝时期纳入中国版图。
元狩二年（公元前121），骠骑将军霍去病两次进军河西，击败匈奴，汉得河西走廊，置河西四郡。
元封三年（前108年），汉发兵击姑师（今新疆吐鲁番、鄯善、奇台一带）、降楼兰（今新疆若羌一带）。
太初三年（前102年）汉远征大宛取胜，自此“西域震恐，都遣使来贡献”。
汉遂在敦煌到盐泽（今罗布泊）之间设立了交通亭站，还在轮台（今新疆轮台东南）和渠犁（今新疆库尔勒）等处屯田，置使者校尉，以保护汉与西域诸国间的交通孔道，天山以南地区便在汉的控制下。匈奴虽然仍盘据在天山以北，但已不能“自安”。
神爵二年（前60年），匈奴西边日逐王率众到汉西域地方长官郑吉处投降，天山以此也归属于汉。汉“并护北道”，始设“都护”
