杨广将隋朝的王权政治伸展到周边国家，北巡突厥、经略西域都是杨广伸展王权的步骤，在杨广即位的前四年，隋朝对西北边陲采取了一系列军事行动和羁縻策略，初步达到了经略西域的目的。

为了确保西部边疆的稳定，杨广决定西巡，他要亲眼看一看西部的状况，然后制订下一步经略西域的计划。

杨广是一个"慨然慕秦皇、汉武之功，甘心通西域"的有理想、有大志向的皇帝，经略西域也是他实现心中理想的一个环节。

通过杨广的努力，隋朝当时的版图西端已经到达敦煌，沿着河西走廊向东设置了张掖、武威二郡，北有突厥、南有吐谷浑，可以说西部边疆呈现孤立单薄的态势，如何让西域地带保持长久的和平，是杨广迫切需要解决的问题。

大业五年（609年）正月，杨广从东都洛阳回到京城长安，经过两个月的安排朝政后，三月开春，杨广开始启程西巡，其规模与北巡突厥和南巡江都不相上下。

事实上，杨广还没有完全到达西域地区，西域的一些国家就自愿遣使进贡。这说明杨广经略西域比较成功，而且刚刚动身一个月就有了不错的效应，这让杨广很兴奋，他决定深入西域腹地，亲自将隋朝的恩德播撒到西域地区。

四月二十七日，巡行大军渡过洮河和漓水进入临津关，渡过黄河后又向西到达西平郡（今青海乐都）。至此，杨广算是深入了少数民族聚居地，为了显示隋朝大国的实力，杨广决定对当地的羌人"陈兵讲武"。

杨广在西平郡待了将近半个月，于五月初九带领巡行大军在黄河北岸的拔延山举行狩猎，这次狩猎比在陇西郡规模更大，猎场周长长达两百里。事实上，这既是一场狩猎活动，也是一场军事演习。杨广这次西巡已经做了相关准备，那就是在播撒大国威严和恩德的同时，也不排除对西域顽抗部族进行军事打击。

事实证明，杨广的确很有前瞻性。五月，巡行人马西入长宁谷（今西宁北川）以及浩门（今大通河），当地的土著奉报说发现吐谷浑军队向隋朝巡行人马靠拢，不知道意图是战还是和。杨广派探马仔细勘察，回报说是伏允统领的军队，他当即决定调动部队打击伏允，力争将伏允就地歼灭。

当时杨广命令内史元寿屯兵于巡行大队南面的金山，兵部尚书段文振屯兵北面的雪山，太仆卿杨义臣屯兵东面的琵琶峡（今青海门源），大将军张寿屯兵西部的泥岭，共计连营八十里，要将伏允来个瓮中捉鳖。等到吐谷浑的军队进入包围圈杨广才知道，被围的不是伏允，而是冒充伏允的吐谷浑残部。

不过，杨广认为就算是残部，也要狠狠地打击，所以他让右屯卫大将军张定和首先攻打吐谷浑残部所进驻的车我真山。张定和先礼后兵，首先派人上山劝吐谷浑残部投降，被吐谷浑拒绝，张定和为了向杨广显示自己忠勇，竟然不披铠甲登山作战，结果在半山腰被吐谷浑伏兵射死，副将柳武建眼看主帅身死，立即接过帅旗指挥大军继续上山猛攻，一鼓作气拿下山头，将守军百余人斩首。五月二十八日，吐谷浑残部将领眼看败局已定，便率领整个部落归降隋朝。首战告捷后，杨广在六月初又派遣大将军梁默、右翊卫将军李琼深入南山腹地擒拿吐谷浑国主伏允，但因为山高路险，隋军在没有判明敌情的情况下贸然进攻，结果全军覆没。

此外，杨广还派遣行军总管赵才和兵部侍郎明雅共同领兵出合川道，卫尉卿刘权出伊吾道，由西向东进逼吐谷浑，一路横扫残留的小股吐谷浑散兵，而西路隋军此时也来到青海边，乘胜追击吐谷浑的伏俟城。参加本次合围吐谷浑的将领还有石监门将军薛世雄、鸿胪卿史祥和左武卫将军周法尚。当时周法尚率军出松州道（今四川松潘），由南向北进军追捕吐谷浑残部，此时也到了青海湖。

从上述隋军几路大军的行军和征战情况来看，杨广在对待吐谷浑问题上丝毫不含糊，也堪称大手笔，十几万大军跋山涉水，走过人烟稀少的高原，然后汇集青海，其艰难险阻可想而知，如果没有极大的魄力，很难想象会如此大手笔地对高原地区投入兵力。

然而更让人震撼的是，杨广在六月八日经过琵琶峡到达祁连山脚下，稍作休息后，十几万人的巡行人马排成一条长蛇阵，开始穿越祁连山大斗拔谷（今青海民乐县扁都口）的壮举。

之所以称为壮举，是因为大斗拔谷南北纵深四十公里，连通祁连山，腹地十分寒冷，气候更是变化无常。祁连山本身海拔高，山上常年积雪，只有少数几个隘口在盛夏时节没有积雪时才能通过，但是那里的天气变化不定，即使是盛夏时节有时也会出现冰霜雪冻，因此必须在天黑之前走出山口，否则后果不堪设想。所以说当时杨广率领巡行人马从大斗拔谷由南向北穿越祁连山，是一个极大的冒险。

杨广贵为天子，以惊人的气魄，率领包括后妃宫女在内的队伍硬闯这道关，由于道路狭窄，有时仅能容一人通过，但大队人马始终排成一字长蛇阵，从早至晚行走在山谷之间。据史料记载，当时夜幕降临后天气骤变，队伍完全打乱，有很多嫔妃宫女迷路，只好与士兵们躲在山谷里，士卒冻死者大半，马匹也冻死十之七八。

虽然史料的记载可能有些夸张，但恶劣的天气下损失肯定不小。例如杨广的姐姐、乐平公主杨丽华，就是死于这次穿越祁连山，时年四十九岁。不过，虽然牺牲很大，但是杨广带着众人最终还是成功穿越祁连山，敢冒如此大的风险在贵为天子之后爬雪山、穿峡谷，在古代帝王中也只有杨广一人。

六月十一日，杨广穿越祁连山后，到达了张掖郡，结束了对吐谷浑地域的巡行。依据《隋书·炀帝纪》记载∶"壬子（十七日），伊吾吐屯设等献西域数千里之地。上大悦。癸丑（十八日），置西海、河源、鄯善、且末等四郡。"

需要说明的是，杨广所设置的这四郡，不是在伊吾吐屯设所献之地上设置的，新设的四郡是设置在吐谷浑故地，按照《隋书·地理志上》的记载，四郡分别是鄯善郡、且末郡、西海郡和河源郡。

杨广在设置四郡八县的同时，还设置了镇、戍，称之为"遣兵戍之，每岁委输巨亿万计"，又移民实边，"发天下轻罪徙居之"，又命令将军刘权在积石镇（今青海兴海县）屯田以招抚羌人。

杨广虽然占了吐谷浑的土地，但是并没有对吐谷浑人赶尽杀绝，在设置四郡八县的同时，也立伏允的儿子为王，让他统领吐谷浑部落，算是为吐谷浑留下一条生路。

对隋朝甚至是后世的中原王朝而言，吐谷浑的灭亡和四郡八县的设置促进了汉羌民族的融合，又在河西走廊南段开辟了一条由青海出且末的新丝绸之路，同时也是隋朝对河西走廊的进一步护卫。

隋朝灭掉吐谷浑汗国，不仅促进了丝绸之路上的商业贸易往来，也震慑了西域地区各个少数民族国家，确立了隋朝控制西域的强势地位。