真考察后，发现了很多及待解决的问题。回京后张孝嵩将自己所见所闻反映到李隆基那里，并请求去西域考察军情。这一建议得到了李隆基的同意，同时李隆基还允许他在关键时刻可以相机行事，机断专行，不必上奏朝廷。
那个时候，正逢裴旻破吐蕃布置大唐包围网，西域危机四伏。
当时吐蕃与大食共同扶立阿了达为拔汗那国国王，并发兵向拔汗那王遏波之进攻。
拔汗那部落是古代乌孙国的后裔，内附唐朝已久。
张孝嵩正在安西都护府巡察，接到军情后，立即对安西都护吕休璟说：“不救则无以号令西域。”
他身怀李隆基给的“机断专行”的大权，以一书生挑起了统兵大任，自率附近各部落的兵马万余人，由龟兹出发，向西挺进数千里，相继攻克数百城，打赢了吐蕃、大食联军。
不过功高者未必善终，张孝嵩成绩斐然，却给诬蔑贪污，下了大狱，经过一系列的交接手续，辗转往姑臧大牢关押。