班超出使西域30年，恢復了東漢朝廷對西域的統治和中西交通，使東漢和西域的經濟文化交流得以繼續發展。班超在出使西域期間，曾于永元九年（97年）派甘英出使大秦。雖然沒有成功，但為以后打通歐亞交通做出了貢獻。班超的功業將永載史冊。

永平十六年(73年)，奉車都尉竇固出兵攻打匈奴，班超隨從北征，在軍中任假司馬(代理司馬)之職。假司馬官很小，但它是班超文墨生涯轉向軍旅生活的第一步。班超一到軍旅之中，就顯示了與眾不同的才能。他率兵進擊伊吾(今新疆哈蜜西四堡)，戰于蒲類海(今新疆巴里昆湖)，小試牛刀，斬俘很多敵人。竇固很賞識他的軍事才干，派他和從事郭恂一起出使西域。

經過短暫而認真的準備之后，班超就和郭恂率領三十六名部下向西域進發。班超先到鄯善(今新疆羅布泊西南)。鄯善王對班超等人先是噓寒問暖，禮敬備致，后突然改變態度，變得疏懈冷淡了。班超憑著自己的敏感，估計必有原因。他對部下說：“難道沒有覺察出廣對待我們禮節疏薄了嗎？這一定是有匈奴的使者來了，他猶豫不決、不知何去何從。聰明人在事情還沒有發生前就能覺察出來，何況現在形勢已經很明朗了呢？”

于是，班超便把接待他們的鄯善侍者找來，出其不意地問他：“匈奴的使者已經來了好幾天了，他們現在在哪里？”侍者出乎意料，倉猝間難以置詞，只好把情況照實說了。班超打聽到匈奴的使者住地離這兒才三十里地，知道鄯善王又是恨他們，又是怕他們，正為難著。班超把侍者關押起來，以防泄露消息。接著，立即召集部下三十六人，飲酒高會。飲到酣處，班超故意設辭激怒大家：你們跟我千辛萬苦來到西域，想的就是為國立功。沒想到匈奴的使者來了。要是鄯善王把咱們抓起來送給匈奴，咱們連尸骨都要喂豺狼了。大家說該怎么辦？”眾人都說：“今在危亡之地，死生從司馬。”班超說：“不入虎穴，不得虎子。現在最好的辦法，只有借著夜色用火攻擊匈奴人，讓他們不知道我們有多少兵力，一定非常震驚害怕，這樣就可以把他們全部消滅。咱們殺了匈奴使者，鄯善王一定嚇破苦膽，還能不歸順漢朝嗎？”有部下說：“應該和從事（郭恂）商量一下”班超很生氣，說：“吉兇就在今天。從事是個文官，聽到這個消息就怕了，咱們的計劃肯定會泄露出去，咱們肯定是白死，連壯士也不是”部下一致稱是。

剛入夜，班超就帶領著官兵直奔匈奴人的營地。正遇上大風呼嘯，班超讓十個人帶著鼓藏到敵人帳篷的后面，跟他們約定說：“看到大火燒起來后，你們一定要一齊擊鼓大喊。”二十人帶著刀槍弓弩等兵器埋伏在門兩旁，他帶著六個人順風放火，房前屋后的人一齊擊鼓吶喊。敵人驚嚇得亂了營，逃遁無門。班超親手殺了三人，官兵們斬殺了匈奴使者和部下三十多人，其余的一百多人全被大火燒死。

第二天，班超將此事報知郭恂。郭恂先是吃驚，接著臉上出現了不平之色。班超知道他的意思，既怕擔責，又想分功。班超把手一舉說：“從事雖然沒有參加這次行動，但還是有功的，班超不會獨占功勞。”郭恂這才高興起來。班超于是請來了鄯善王，把匈奴使者的首級給他看，鄯善王大驚失色，舉國震恐。班超好言撫慰，曉之以理，鄯善王表示愿意歸附漢朝，并且同意把王子送到漢朝作質子。

班超完成使命，率眾回都，把情況向竇固作了匯報。竇固大喜，上表奏明班超出使經過和所取得的成就，并請皇帝選派使者再度出使西域。漢明帝很欣賞班超的勇敢和韜略，認為他是難得的人才，接報后說：“班超這樣的官員，為何不派遣？還需要另外更換嗎？現在就升班超為軍司馬，令其再繼前功。”。竇固認為班超手下的人太少，想給他再增加一些。而班超卻只愿帶原來的三十六名隨員，他說：“于闐國不但大，而且遙遠，如果帶領幾百人去，對增加實力并沒有什么好處，萬一遭遇不測，人多反而是累贅。”

班超等人向西域進發，不久，到了于闐(亦作于真，王治西城，今新疆和田)。當時，于闐王廣德新近攻破莎車(王治莎車城，今新疆莎車)，在南道雄幟高張，匈奴人派使者駐在于闐，名為監護其國，實際上掌握著該國的大權。班超到于闐后，于闐王對他不修禮貌，頗為冷淡。于闐巫風熾盛，巫者對于闐王說：“現在天神發怒了。天神說，為何要投向漢朝？漢朝來的使者有黑嘴的黃馬，趕快取來祭祀我。”。國王廣德就派國相私來比前去漢使處要馬。班超早己暗中知道了這件事，就答應了私來比，但提出要巫師來取馬。等到神巫到來，班超不由分說，將他殺死，把首級送還于闐王，曉以利害，責以道義。于闐王早就聽說過班超在鄯善國誅殺匈奴使者的作為，頗為惶恐，當即下令殺死匈奴使者，歸附漢王朝。班超重賞了于闐國王及其臣子們，以此來安撫他們。由是，西域各國的國王紛紛把自己的兒子送到漢朝作為人質，以示歸順。至此，西域與大漢斷絕了六十五年的交往又得以恢復。

當時，匈奴人扶立的龜茲(王治延城，今新疆庫車縣城東郊)國王倚仗匈奴的勢力在北道肆行無忌。他派兵攻破疏勒(王治疏勒，今新疆喀什市)國，殺死國王，另立龜茲人兜題為疏勒王，疏勒國實際掌握在龜茲人手中。第二年春，班超帶手下人從小道向疏勒國進發。班超行至兜題居住的架橐城九十里的地方，派手下吏員田慮去招降兜題。班超指示說：“兜題并不是疏勒人，國人肯定不會為他賣命。如果他不立刻投降，就把他拿下”。

田慮一個人來見兜題。兜題見田慮勢單力孤，根本沒有投降的意思。田慮乘其不備，搶上去劫持了他。變起突然，兜提手下的人驚懼奔走。田慮乘馬疾馳，到班超處復命。班超當即來到架橐城。他把疏勒文武官員全部集中起來，向他們陳說龜茲種種不合理的行徑，宣布另立原來被殺掉的疏勒國君的侄兒叫“忠”的當國王。疏勒人大悅。新王和一班官員要殺死兜題，但班超從大局出發，為了宣示漢王朝的威德信義，說服大家，釋放了兜題。疏勒平定。

至此，班超兩次出使，憑借智勇，已先后使鄯善、于闐、疏勒三個王國恢復了與漢朝的友好關系。