初更时分，班超率领全部吏士直奔匈奴人营房 。天遂人愿，当晚刮起了大风，班超命令十人拿着鼓，藏在匈奴人营舍后面，并相约说：“看见大火燃起，你们立即擂鼓，并大声呐喊 。”其余的人都手执兵器和弓弩，埋伏在营门两边 。班超顺风点火，火借风势，一时火光冲天，营房前后都在擂鼓呐喊，匈奴人不知发生了什么事，个个惊慌失措 。班超亲手格杀了三个匈奴人，吏兵们斩杀了匈奴使者和随从三十多人，剩下约一百人都被烧死 。第二天回来，班超才将此事告诉郭恂 。郭从事大惊，脸都变了色 。班超知道他的意思，既怕担责，又想分功 。班超把手一举说：“从事虽然没有参加这次行动，但还是有功的，班超不会独占功劳 。”郭恂这才高兴起来 。
班超召来鄯善王，“超于是召鄯善王广，以虏首示之，一国震怖 。”(见《后汉书.班超传》、《资治通鉴.汉纪三十七》)一个召字，说明是把鄯善王叫来，而不是请来，更不是去拜见 。鄯善王来后，班超把匈奴使者的首级拿给他看，鄯善全国大为震惊 。班超趁势向他们宣示汉朝的威德，令他们不要再和北匈奴来往 。鄯善王向班超叩头表示：“愿意归汉，从此决无二心 。”并把儿子交给班超，作为归顺汉朝的人质 。班超回来报告窦固，窦固大为欣喜，立即向朝廷上报了班超的功劳，并请求朝廷另外更换使者出使西域 。汉明帝接报后说：“班超这样的官员，为何不派遣?还需要另外更换吗?现在就升班超为军司马，令其再继前功 。”
班超遂以军司马的身份再次被任命为出使西域的使节 。这次出使的地方是于阗国(地处塔里木盆地南沿，包括今和田、墨玉、于田等县市)，奉车都尉窦固想给班超增加随行的兵力，而班超却只愿带原来的三十六名随员，他说：“于阗国不但大，而且遥远，如果带领几百人去，对增加实力并没有什么好处，万一遭遇不测，人多反而是累赘 。”此时，于阗国在西域南道上正处于旺盛时期，而且该国还有匈奴派遣的使臣监护 。班超来到于阗国后，国王广德对汉使的礼节很是简慢，根本没把班超一行人当回事 。该国的民俗信巫术，巫师说：“现在天神发怒了 。天神说，为何要投向汉朝?汉朝来的使者有黑嘴的黄马，赶快取来祭祀我 。”于是，国王广德就派国相私来比前去汉使处要马 。班超早己暗中知道了这件事，就答应了私来比，但提出要巫师来取马 。不一会，这个不知死活的巫师还真来了，班超立即将巫师捉住斩首，并将私来比鞭打了数百下 。然后，将巫师的首级给广德送去，并对他进行了遣责 。国王广德本来就知道班超在鄯善杀过匈奴使者，这一下更是大为惶恐，立即下令杀掉监护于阗国的匈奴使者，并且向汉朝投降 。班超重赏了于阗王以下的诸臣，以此来安抚他们 。由是，西域各国的国王纷纷把自己的儿子送到汉朝作为人质，以示归顺 。至此，西域与大汉断绝了六十五年的交往又得以恢复 。
班超之所以能在这两次外交行动中，以惊人的特殊手段建立奇功，一是依仗东汉初期的强盛国力以及汉军对西域形成的泰山压卵之势，二是凭着自己能够审时度势和临危不乱的高超处事能力 。这恰恰也印证了一个“国弱无外交，使弱交不成”的道理 。
其后，班超一直在西域活动 。汉和帝永元三年(公元91年)，汉朝在西域重设西域都护府，朝廷封班超为西域都护 。永元七年(公元95年)，朝廷下旨，称赞班超不但越过了葱岭，还到达了县度(古山名，今新疆塔什库尔干西南四百里) 。前后二十二年，使西域诸国无不臣服汉朝，就连遥远的外邦也能与汉朝和睦相处 。为了表彰为汉朝建立奇功的的班超，皇帝封班超为定远侯，食邑千户 。
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