而深知此计可行的武帝，并欣然应允，随后下诏“令王然于、柏始昌、吕越人等，使间出西夷西，指求身毒国”，让王然于、柏始昌、吕越人等大臣前往经营“西南夷”，并打通由“西南夷”地区通往身毒国的近道。
自此西汉又开启了对“西南夷”地区的第二阶段开拓。不过有别于第一阶段的“道路开拓”，汉武帝第二阶段的开拓主要集中在“疆域开拓”上。
在张骞的建议被采纳的第二年，武帝就在长安“穿昆明池象滇河”(《汉书.扬雄传》)，借此模拟“西南夷”地区江河湖泊的环境，然后训练汉军的水战能力及在“西南夷”地区的适应能力。显然，此时武帝已经决定开始对“西南夷”进行武力征服。
公元前111年“会越已破，汉八校尉不下，即引兵还，行诛头兰。头兰，常隔滇道者也。已平头兰，遂平南夷为牂柯郡。夜郎侯始倚南越，南越已灭，会还诛反者，夜郎遂入朝。上以为夜郎王。”(《史记.西南夷列传》)，武帝在平定南越后，又顺道杀掉了且兰国的国王，并在原南夷地区置“牂柯郡”，而后夜郎国也因所依仗的南越国被灭随之投降，自此夜郎地区也就被汉朝彻底掌控。
再不久，汉武帝又“诛且兰、邛君，并杀筰侯，厓駹皆振恐，请臣置吏。乃以邛都为越巂郡，筰都为沈犁郡，厓駹为汶山郡，广汉西白马为武都郡。”(《史记.西南夷列传》)， 越巂郡、沈犁郡、汶山郡、武都郡等四郡相继在“西南夷”地区建立了起来。
而后到了公元前109年，随着“西南夷”地区最后一个势力“滇国”的举国投降，武帝在这设“益州郡”后，“西南夷”地区基本被纳入到汉朝的疆域中。
同年，历时数年的“博南山道”也被正式打通，“孝武时通博南山，渡兰沧水、耆溪，置巂唐、不韦二县”(《华阳国志.南中志》)。
随着汉武帝在“西南夷”地区相继设置犍为郡、牂柯郡、越巂郡、沈犁郡、汶山郡、武都郡、益州郡等七个郡，再加上“博南山道”的建成，及武帝在第一阶段所开凿的“南夷道”和“西夷道”，西汉最终对“西南夷”地区形成了真正的统治。
自此“西南夷”地区终归汉所有，而随着汉对“西南夷”实行真正的控制，汉朝先进的政治制度、生产方式、生产技术也随即传入到了“西南夷”地区，而后“西南夷”迎来了一个崭新的时代。
