據《漢書》記載，大宛國貳師城附近有一座高山，山上生有野馬，奔躍如飛，無法捕捉。大宛國人春天晚上把五色母馬放在山下。野馬與母馬交配後，生下來的就是汗血寶馬。汗血寶馬肩上出汗時殷紅如血，肋如插翅，日行千里。漢初白登之戰時，漢高祖劉邦率30萬大軍被匈奴騎兵所困，凶悍勇猛的匈奴騎兵給漢高祖留下了極深的印象，而當時，汗血寶馬正是匈奴騎兵的重要坐騎。
漢武帝元鼎四年（前113年）秋，有個名叫「暴利長」的敦煌囚徒，在當地捕得一匹汗血寶馬獻給漢武帝。漢武帝得到此馬後，欣喜若狂，稱其為「天馬」，並作歌詠之，歌曰：「太一貢兮天馬下，沾赤汗兮沫流赭。騁容與兮萬里，今安匹兮龍為友。」
關於這神奇的汗血寶馬，還有一個感人的傳說：很久以前，在茫茫西域大漠中，一個騎士和他的寶馬被困在了這不見人煙的瀚海之中。由於水早就斷絕了，騎士的嘴唇早已經乾裂得像枯樹皮，他快走不動了。而那匹騎士心愛的寶馬也是強弩之末，已經沒有往日馳騁疆場、睥睨群雄的霸氣了。騎士放眼望去，大海一樣寬廣的沙漠似乎沒有盡頭，而水源卻依然沒有找到。旅人回頭看了看那匹忠實的愛馬，心在痛苦地掙紮著。突然，他拿出了一把匕首，然後久久地凝望著寶馬。寶馬似乎明白了主人的心思，眼中全是哀痛，滴下了淚水。但它沒有反抗，也沒有逃跑，更沒有驚恐，只是伸出它乾燥的舌頭舔了舔主人的手背。它願意為了主人而犧牲自己。然而，匕首重重地落下，然後再迅速地抽出，緊接著一道紅色的血液從血管裡迸出時，寶馬呆住了，因為，那鮮血是從騎士的手臂中流出來的。騎士，將手臂送到寶馬嘴邊，「喝口吧，夥計！」寶馬舔了舔主人的手腕，然後仰頭一陣悲嘶，接著馱起騎士飛奔而去……終於，他們找到了綠洲，脫離了危險。後來，騎士發現，每當這匹寶馬在急速奔跑時，身上就會滲出一片血色的汗珠。從此，這匹馬的後代在狂奔之後，都會在肩胛部位流出血色汗水。
這就是汗血寶馬由來的傳說。當然，這只是一種民間的傳說，其真實性還是很值得商榷的，但是這個傳說卻反映出了人們對人與馬之前情感的認同、尊重，也反映出了人們對汗血寶馬的喜愛。
漢武帝對汗血寶馬的喜愛或許會超過每一個常人，他不是想要一匹或是幾匹汗血寶馬，而是想要成千上萬的汗血寶馬。他知道，僅憑藉現在的一匹汗血寶馬不能改變國內馬的品質，為奪取大量「汗血馬」，中國西漢政權與當時西域的大宛國發生過兩次血腥戰爭。
最初，漢武帝派百餘人，帶著一具用純金製作的馬前去大宛國，希望以重禮換回大宛馬的種馬。使團來到大宛國首府貳師城（今土庫曼斯坦阿斯哈巴特城）後，大宛國王也許是愛馬心切，也許是從軍事方面考慮（因為在西域用兵以騎兵為主，而良馬是騎兵戰鬥力的重要組成部分）不肯以大宛馬換漢朝的金馬。漢使歸國途中金馬在大宛國境內被劫，漢使被殺害。漢武帝大怒，遂作出武力奪取汗血寶馬的決定。
公元前109年，漢武帝劉徹任命李廣利為貳師將軍，領6000羽林軍，發各郡國囚徒惡少年共2萬人開始了遠征大宛的戰爭，由於出發前正值秋收，關東發生罕見的大蝗災。集結到敦煌的大軍沒有充足的給養就踏上了征程。至於軍糧，就沿途向西域各國籌集。有拒絕交糧的，一律視為大宛盟國，破其城，滅其族。李廣利率兵到達大宛邊界的時候，已經是初冬時節。由於水土不服，糧食缺乏，一路跋涉大漠荒灘，餓死、病死、被沙漠吞沒的不計其數，2萬大軍損失了一大半，馬匹也傷亡殆盡。第一次圍困大宛並沒有取得預想的效果。在大宛軍隊的反擊下，漢軍往東方潰敗，大宛騎兵一路追殺，漢軍屍橫遍野。最後只余李廣利等幾百人逃回了敦煌。
漢武帝聞報後，大怒，他派出使者把守在玉門關，傳令道：「軍隊有敢進入關的，斬首。」李廣利聞令恐懼，不敢入玉門關，只得駐紮在敦煌。漢武帝令桑弘羊負責軍需，調集20萬軍隊出征西域，同時，調用10萬匹軍馬，10萬頭牛和駱駝運輸物資，還有50萬隻羊作為隨軍的肉食運往敦煌。這次出征吸取了上次的教訓，未走前次經樓蘭的老路，而是繞道鹽澤以北，抵達了輪臺國。並將拒不供給軍需的輪臺國屠城，城內能夠被帶走的糧食細軟，全為漢軍所得，其餘房屋財產被付之一炬。輪臺從歷史上消失了。
輪臺被漢軍夷平的消息在西域國家中不脛而走，沿途各個國家無不恐懼。對漢軍需要的糧食和飲水，更是主動供給。在漢朝軍隊的威逼下，大宛的王公貴族們首先堅持不住，他們秘密派人聯絡李廣利，表示願意獻出天馬。李廣利則明確要求：天馬不僅要獻出來，大宛國王和郁成國王也必須被處死。第二天，這兩人就被叛變的大臣們綁縛到了漢營。漢軍在大宛城下將兩位國王斬首，向大宛索取了糧食，立親近漢朝的昧蔡為大宛新國王，然後帶上挑選出來的幾千匹大宛馬，踏上返鄉的路途。但是，經過長途跋涉，到達玉門關時僅剩汗血馬1000多匹。
這次戰爭使得漢朝的威望達到了新的制高點。西域諸國幾十年中不敢妄動。後來班超出使西域，僅帶幾個人、幾匹馬就能降伏一個國家，甚至漢朝的使節可以隨時廢立其國君，調發幾國軍隊攻打敵對國，沒有一個國家敢不遵從。
汗血馬從漢朝進入我國一直到元朝，曾興盛上千年，但是到最後還是消失了。不過事隔幾千年後，在中國百姓視野中消失了千年的「汗血寶馬」，卻成為了與古代大宛所在國烏茲別克不遠的另一個中亞國家土庫曼斯坦與中國友誼的見證，或許，這才是汗血寶馬真正的可貴之處。
詩仙李白就曾寫過一首《天馬歌》，從中我們可以深切地感受到「汗血寶馬」的神韻和風采：
天馬來出月支窟，背為虎文龍翼骨。嘶青雲，振綠髮，蘭筋權奇走滅沒。騰崑崙，歷西極，四足無一蹶。雞鳴刷燕晡秣越，神行電邁躡慌惚。天馬呼，飛龍趨，目明長庚臆雙鳧。尾如流星首渴烏，口噴紅光汗溝朱。曾陪時龍躡天衢，羈金絡月照皇都。逸氣棱棱凌九區，白璧如山誰敢沽。回頭笑紫燕，但覺爾輩愚。天馬奔，戀君軒，駷躍驚矯浮雲翻。萬里足躑躅，遙瞻閶闔門。不逢寒風子，誰採逸景孫。白雲在青天，丘陵遠崔嵬。鹽車上峻阪，倒行逆施畏日晚。伯樂翦拂中道遺，少盡其力老棄之。願逢田子方，惻然為我悲。雖有玉山禾，不能療苦飢。嚴霜五月凋桂枝，伏櫪銜冤摧兩眉。請君贖獻穆天子，猶堪弄影舞瑤池。
