汉明帝时期，匈奴犯乱，气焰嚣张，大汉在西域的都护也不复存在，兴盛多时的丝绸之路凋敝，严重影响着东汉的政治和经济。汉明帝刘庄便诏令大军西征。
41岁还在做抄公文小吏的班超，得此消息后喜不自胜，不禁叹道：“大丈夫无他志略，犹当效傅介子、张骞立功异域以封取侯，安能久事笔砚间乎！”遂将手中笔丢于地上。著名的“投笔从戎”的典故即出于此。
班超报效祖国，做一番宏图大业的志向终得以实现，他被任命为代司马，跟随都尉窦固，仕途人生从此开始。
班超出使西域的第一站是哈密。他亲自挑选36名精干的轻骑勇士，自奔哈密，一举将呼衍王追至巴里昆湖一带。短兵相接中，班超冲杀到最前面，把匈奴军杀得人仰马翻，此一役，使匈奴军受到重创，稳定了西域战局，为重开丝绸之路奠定了基础。次日凌晨，班超率兵凯旋，窦固惊喜不迭，将班超战绩上报朝廷，随后，窦固派班超出使鄯善。
班超带领36名壮士来到了鄯善国。班超是东汉出使鄯善国的第一个使节，起初鄯善王对汉使的招待十分周到，但不久之后就变得有些怠慢。班超立即觉察出鄯善王态度的变化是因匈奴使团的到来。于是班超紧急决定深夜突袭匈奴使团。36名勇士按计划，趁风高月黑，突然出现在匈奴使团驻地，斩杀了匈奴使团所有人马。第二天班超携30多颗使者的头颅去见鄯善王，该王爷吓得魂飞魄散，只得背离匈奴，归附汉朝，把王子送到东汉首都洛阳做人质。从此，都善王深知东汉之国威。
班超孤军入虎穴，勇杀北匈奴使团的消息迅速传遍西域各国。这更加坚定了窦固对班超的信任和重用。汉明帝得知班超之才能后，便钦定其为特使出使于阗国。
班超于公元74年春，率36名勇士沿丝路南道出发。于阗国王广德得知汉朝使团到来，既怕得罪匈奴官吏又怕惹恼汉朝使团，十分为难。于阗国地处边远，文化落后，经济凋敝，上至国王下至百姓只知耕牧而不读书，信奉巫神。国王广德去乞求女巫师指示神意。
女巫师对东汉早怀有敌意，暗自大喜，趁机说道：“天神已经发怒，斥责你与东汉友好。东汉使团有一匹黄黑色的好马，你速牵来杀之，祭祀神灵祈祷谢罪，于阗国百姓方能免遭灾难。”
于国王信以为真，派大臣斯来比向班超要马。此时正是两国修好关系的关键时刻，国王要马，给之无妨。但班超的机敏非他人能比。他对索马背后的险恶有所预感，便随口答应，并邀巫师亲自前来选马。
次日黎明，巫师来班超营地选马。刚进马厩，巫师便人头落地。班超手提巫师头颅去见于阗王，怒斥道：“汝等何以对汉如此不善？”
于阒王早就耳闻班超在都善国的奇勇，今见此人果然厉害，惊恐之中细思量：若不诚心归属东汉，性命难逃。便当机立断杀掉北匈奴派驻于阗国的使节，以表与东汉合好的诚心。
于阗国归属东汉后，东汉政府在西域又重新设置了“都护府”，有效地对西城诸国统辖，使中断了六十五年的丝绸之路畅通无阻。丝绸之路在班超的马蹄声中重见光彩，班超果敢的外交手段得到历史的验证。
后来班超又兵不血刃地占领了疏勒国，也是我国古代作战史上以少胜多的经典战例。
此后的十八年间，班超以疏勒为根据地，仅以一支小分队，发挥着千军万马的作用，成功地从塔里木盆地南部驱逐了匈奴势力，为东汉在天山南北最终战胜匈奴奠定了稳固的基础，并以此地作为联络西域各国的大本营。
公元84年，莎车国成为南疆一大隐患，于是汉朝派来兵马，令班超将其铲除。此战之中班超率部斩获莎车国5000余人，缴得了大匹军械和财物。莎车王惊恐万状，只好俯首投降。
从此，西域各国全部降服，班超再无后顾之忧了。
公元85年，大月氏副王统率7万大军向西域进逼。班超下令坚壁清野，严守阵地。
大月氏军数次强攻，班超不予出战。不到一个月，大月氏军粮草告罄，班超料定大月氏必向龟兹国求援，便派兵在必经路上进行阻击，重创粮队，杀死一名使者，并割下其头颅送到大月氏副王处。副王见身陷绝境，不得不举军投降，向班超一再谢罪。
班超宽大为怀，也不愿与大月氏结怨，于是网开一面，让大月氏大军顺原路回国去了。此役后，大月氏国上下震惊不已，也被班超的宽仁大度所感动，自此之后，年年向汉朝贡奉不绝，再未生非分之想。
自公元74年班超抵达西域到公元92年的18年间，班超历经战火的磨难，终于完成了统一西域的宏伟大业。公元91年年末，他被任命为西域都护。公元97年，因统一西域战功显赫，皇帝封他为“定远侯”，此时，班超已六旬有五。
班超奋战西域30年，坚韧不拔，以“宽小过，总大纲”（《后汉书·班超传》）治军施政，成效卓著。其用兵倚重计谋，善于利用矛盾，因势利导，故能以弱胜强。他还遣使至安息西境（今波斯湾一带）交往。后因病