汉武帝建元三年（前138年），张骞第一次使西域，被匈奴拘10年余，经大宛、康居、大月氏，终至大夏。张骞使西域标志着丝绸之路的开辟。归途中又为匈奴所得，拘一年多，元朔三年（前126年）返回汉朝。

汉武帝元狩四年（前119年），张骞第二次使西域，至乌孙等国。元鼎二年（前115年）还。

汉武帝元鼎三年（公元前114年）张骞病逝于长安，归葬故里。其后在历代文献中均有著录。

清乾隆四十一年（公元1776年），陕西巡抚毕沅根据地方志记载并加以考证之后，为张骞墓题碑，上刻隶书“汉博望侯张公骞墓”。

清光绪五年（公元1879年），城固县令胡瀛涛应张骞后裔五品军功张楷等57人之请，对张骞墓进行整修，并立碑两通于墓冢南侧。

1938年西北联合大学对墓葬墓道进行了初步发掘，证实该墓确为张骞之墓，并刻立《增修汉博望侯张公墓道碑记》碑一通于墓冢南侧。

1949年墓前有张家祠堂，塑有张骞像。至今，白崖村仍有张骞后裔百余人，传至第68代，世代沿袭清明节扫墓祭祖的习俗。

1949年后，张骞墓由城固县人民政府保护管理。

1956年，张骞墓被陕西省人民委员会公布为第一批省级重点文物保护单位，由饶菅村委会进行保护。

1978年，对张骞墓及石兽进行维修。

1983年，成立张骞墓文物管理所。同年对张骞墓遗存范围实施征地保护。

1986年，对张骞墓实施加固保护。

1990年-2003年期间，修建石虎亭等保护性建筑。

1992年，陕西省人民政府正式公布了张骞墓的保护范围和建设控制地带。

1996、2000年，城固县人民政府为保护张骞墓两次实施保护性征地。

2006年，张骞墓被中华人民共和国国务院公布为第六批全国重点文物保护单位。

2008年加固张骞墓本体、石兽、石碑，建立安全监测系统等。

2006年和2012年，张骞墓作为“丝绸之路”的遗产点之一，列入中国世界遗产预备名单。