随着中国使节越来越了解大宛，知道大宛产良马，其马属山地马种、抗疲劳，蹄坚硬，其中有良驹据说可以一日跑五、六百公里，流出来的汗像血一样，故命名为汗血马，安置在大宛的贰师城中。当时汉朝与匈奴正在作战，急需良马来改良品种，与游牧民族对抗。汉武帝为了得到汗血马于是命使者，带黄金二十万两及一匹黄金铸成的金马去大宛国都，求换汗血马。但大宛国王毋寡以汗血马为大宛国宝而拒绝，汉朝使节就在毋寡面前，破口大骂，并把金马击碎，掉头而去，毋寡因而大怒并杀死使团，夺走金银财宝。
汉武帝得知后大怒，派遣大将李广利率领远征军攻打大宛。前103年，远征军抵达大宛东方的郁成城，却被郁成王击败，李广利退至敦煌过冬。前102年，汉武帝展开全国动员，并对李广利的远征军进行大规模增援，汉军绕道郁成城，直接围攻大宛贵山城四十余日，并杀死大宛兵将无数，切断大宛水源。大宛贵族最后被迫杀死国王毋寡求和，汉军选良马数十匹，中等以下公母马三千匹回国，并指定亲汉大宛贵族昧蔡为大宛国王。
一年多后，大宛贵族认为昧蔡过于巴结汉朝，遂发动政变杀死昧蔡，另立毋寡之弟蝉封大宛为国王，派王子到汉朝做人质。汉朝也派使者向大宛赠送礼物加以安抚并承认蝉封的地位，而大宛每年贡献二匹汗血马给汉朝，之后服属于汉朝西域都护府管辖。
