自从班超镇抚鄯善国之后，他在西域的名声与日俱增，很快传遍了西域诸国。这次，班超带着三十六个属下，再出使西域。当时，西域大部分国家都已经归附匈奴，并且匈奴还派出了使者监视这些国家。由此可见，班超此行危机四伏，处境并不乐观。

第二次出使西域的第一站，班超带着属下来到了于阗国。当时，于阗王刚刚攻破莎车国，正是气焰嚣张的时候。况且，当时匈奴已经派驻使者来到于阗国，于阗王算是彻底归附了匈奴。因此，当于阗王见到汉朝使者班超过来后，自然对他们不屑一顾，态度非常冷淡，礼仪极不周到。

于阗的巫风兴盛，巫师对于阗王说：“神发怒了，你们为什么想去归顺汉朝？汉使有一匹嘴黑毛黄的好马，你们赶快把它弄来给我祭祀天神！”这巫师的做法，明显是想给班超一个下马威，让他知难而退。

班超早就了解了于阗国的具体情况，也知道自己这次慑服于阗国困难重重。但是，班超有自己的雄心壮志，这点困难算得了什么？当于阗王将巫师的要求告知班超后，班超将计就计，让巫师亲自过来牵马。

等到巫师过来之后，班超果断出手杀了他。然后，班超将巫师的头颅砍了下来，命人送到于阗王那里。于阗王早就听说过班超在鄯善国诛杀匈奴使者的事情，看到巫师的头颅之后，心中惊惧。当即，于阗王下令杀死了匈奴的使者，重新归附汉朝。

这件事解决之后，班超重赏了于阗国王和他的臣子，成功镇抚于阗。而其他国家听说班超狠辣的手段后，知道他不好惹，纷纷派出王子入朝为人质。西域与汉朝因战乱中断了六十五年的关系，至此才恢复。

虽然西域诸多国家归附了汉朝，但也有些国家依旧冥顽不灵。这其中，就有匈奴扶持起来的龟兹国国王。龟兹王倚仗匈奴的威势，占据了天山道，并派兵攻破疏勒国，杀死了疏勒国王。此后，龟兹王另立龟兹人兜题为疏勒王，将疏勒国彻底掌控在手中。

从于阗国离开后，班超决定解决疏勒国的问题，以剪除龟兹的羽翼。他带着手下抄小路向着疏勒国出发，到了距离兜题所居的盘橐（tuó）城九十里的时候，班超派手下吏员田虑去招降兜题。

田虑临行前，班超指示说：“兜题并不是疏勒人，疏勒国民一定不会为他尽忠效命的，他如果不肯投降，就将他扣押起来。”

田虑到了盘橐城之后，只身来见兜题。兜题见田虑单独一人，根本没有防备他。田虑乘其不备，直接冲到兜题那里，将他给劫持了。兜题的随从们哪见过这个场面，纷纷四散而逃。而田虑则乘马疾驰，抓着兜题就回到班超处复命。

田虑功成后，班超便带着人来到架橐城，把疏勒文武官员全部集中起来，向他们陈说龟兹种种不合理的行径，宣布另立原来被杀掉的疏勒国君的侄儿忠当国王，疏勒人非常高兴。新王和一班官员要杀死兜题，但班超从大局出发，说：“杀他无益于大事，应该让龟兹知道大汉的恩威。”说服众人释放了兜题，疏勒因此平定。

疏勒平定之后，彻底与龟兹结怨，并且衷心依附汉朝。

班超这次出使西域功绩斐然，不仅慑服了于阗国，收服了疏勒国，还让大大小小的西域诸国都归附了汉朝，奠定了汉朝在西域的地位，极大打击了匈奴对西域的影响。