占据河西走廊对于汉朝来说，如同割断了匈奴的一条右臂，而掌控西域则是再度斩断匈奴的一条右腿。西域的战略地位使其成为汉朝与匈奴势力博弈的关键所在。
公元前108年，汉军成功消灭卫满朝鲜的同时，汉武帝开始对西域的楼兰和姑师（车师）进行军事行动。楼兰和姑师的居民是吐火罗人，这一族群的外貌特征显著，金色的头发、蓝色的眼睛、高挺的鼻梁和浓密的胡须与日尔曼人和凯尔特人有些许相似。吐火罗人在夏商时期自东迁至塔里木盆地东北部，逐步建立了龟兹、楼兰、焉耆和姑师等国家。雅利安人后从东欧迁至伊朗高原和印度河流域，他们与吐火罗人的语言和相貌差异显著。
楼兰位于塔里木盆地东部，邻近罗布泊与蒲昌海，地理位置十分重要。这里曾是丝绸之路的必经之地，连接东西方的贸易和文化交流。然而，在古代，罗布泊是一个庞大的咸水湖，而如今，随着湖泊的干涸，它成了盐碱的戈壁滩，且不适宜放牧。罗布泊的水源来自天山的塔里木河、孔雀河、昆仑山的车尔臣河以及祁连山的疏勒河，湖泊的面积受这些水源流量的影响，曾经在最盛时期达到两万平方千米。随着时间推移，这片水域逐渐干涸，成为了荒凉的戈壁。即便如此，直到唐朝玄奘西行时，楼兰仍存在于那片被沙丘覆盖的古城之中。
楼兰的地理重要性使其成为丝绸之路的关键节点。由此，楼兰迅速发展成为一个繁荣的贸易中转站。它沿孔雀河建设了许多驿站，承载着大量的商队往来。
汉武帝为了应对楼兰与姑师的威胁，任命赵破奴为匈河将军，并任命王恢为中郎将，李广利为监军，带领大军出征西域。王恢曾经作为汉使访问过楼兰和姑师，对当地的道路和地理环境十分熟悉。
赵破奴，四年前因未能取得战功而失去爵位，一度陷入困境。然而，武帝再度任命他为匈河将军，虽然他并未得到封侯，但通过此次任务，赵破奴得到了再次获得封爵的机会。这次，他带领两万骑兵向楼兰与姑师进军，目标明确，准备以强力征服这些重要的西域国家。
在这支大军中，还有李广利这个曾经在卫青帐下服役的军事将领。李广利的迅速晋升与他妹妹李夫人的宠爱有关。李夫人因为歌声美妙受到汉武帝的宠幸，李广利也因此得到羽林郎的职务，成为汉武帝亲卫队的一员。羽林郎是汉朝皇帝的亲兵，地位仅次于中郎将，负责保护皇帝的安全。李广利曾以羽林郎的身份参与战斗，但因赵破奴并不熟悉他，李广利当时并未被重视。然而，四年后，李广利凭借自己的才能迅速晋升，成为骑都尉。
赵破奴的军事任务十分艰巨，尤其是在沙漠中的行军。沙漠地带十分艰难，骑兵需要携带充足的干粮和水袋，但战马无法在两天内不进食，给后勤补给带来了巨大的挑战。为了避免迷失，赵破奴采取了分兵的策略，一支队伍最好不超过两千人。而为了迅速突破楼兰防线，他决定率领精兵骑兵进行突袭，选择最精锐的属国骑兵作为主力。
进入疏勒河流域后，赵破奴的队伍面临着极端恶劣的环境。大地一片荒凉，几乎没有绿洲，甚至在白龙堆这片荒漠上，周围的景物只有死去的骆驼骸骨和无声的沙石。随着艰难的行军，赵破奴等人眼见渐行渐远的绿洲，终于在不懈的努力下找到了一个小绿洲，战马得到了急需的休息，士兵们也得以缓解长时间的酷热和干渴。
楼兰古城是一座被众多石楼围绕的城市。主城位于塔里木河北岸，周围分布着几百座石楼和石屋，居民和军队主要分布在城外。然而，随着汉军的突袭，楼兰的防线毫无防备，楼兰王在一片混乱中选择了投降。赵破奴成功地占领了楼兰，并为下一步的军事行动做好了准备。
接下来，赵破奴面临着是否进攻姑师的选择。王恢提议利用一条捷径直接北上攻击姑师，但由于该路线过于复杂，且姑师已经准备充分，形势十分复杂。赵破奴与王恢之间的意见产生了分歧，赵破奴最终选择稳妥的战略，继续稳住楼兰，等待进一步的指令。
武帝最终下令，封赵破奴为浞野侯，并要求他镇守楼兰，同时派遣王恢和李广利继续攻打姑师。
