隨着中國使節越來越瞭解大宛，知道大宛產良馬，其馬屬山地馬種、抗疲勞，蹄堅硬，其中有良駒據説可以一日跑五、六百公里，流出來的汗像血一樣，故命名為汗血馬，安置在大宛的貳師城中。當時漢朝與匈奴正在作戰，急需良馬來改良品種，與遊牧民族對抗。漢武帝為了得到汗血馬於是命使者，帶黃金二十萬兩及一匹黃金鑄成的金馬去大宛國都，求換汗血馬。但大宛國王毋寡以汗血馬為大宛國寶而拒絕，漢朝使節就在毋寡面前，破口大罵，並把金馬擊碎，掉頭而去，毋寡因而大怒並殺死使團，奪走金銀財寶。
漢武帝得知後大怒，派遣大將李廣利率領遠征軍攻打大宛。前103年，遠征軍抵達大宛東方的鬱成城，卻被鬱成王擊敗，李廣利退至敦煌過冬。前102年，漢武帝展開全國動員，並對李廣利的遠征軍進行大規模增援，漢軍繞道鬱成城，直接圍攻大宛貴山城四十餘日，並殺死大宛兵將無數，切斷大宛水源。大宛貴族最後被迫殺死國王毋寡求和，漢軍選良馬數十匹，中等以下公母馬三千匹回國，並指定親漢大宛貴族昧蔡為大宛國王。
一年多後，大宛貴族認為昧蔡過於巴結漢朝，遂發動政變殺死昧蔡，另立毋寡之弟蟬封大宛為國王，派王子到漢朝做人質。漢朝也派使者向大宛贈送禮物加以安撫並承認蟬封的地位，而大宛每年貢獻二匹汗血馬給漢朝，之後服屬於漢朝西域都護府管轄。
