大业五年（公元609年），隋炀帝杨广亲征吐谷浑，吐谷浑故地皆空，大隋拓地数千千米。
吐谷浑东起青海湖东岸，西至塔里木盆地，北起库鲁克塔格山脉，南至昆仑山脉。东西长2000千米，南北宽1000千米。隋炀帝在吐谷浑故地设置西海（今青海湖西）、河源（今青海兴海东南）、鄯善（今新疆若羌）、且末（今新疆且末南）四郡，西海郡就设置在吐谷浑故都伏俟城。隋炀帝杨广命令把隋朝所有犯轻罪的人移居到吐谷浑故地居住戍边，并发西方诸郡运粮供给他们。隋炀帝命刘权率军镇守河源郡积石镇，大开屯田。大隋在吐谷浑故地置州、县、镇、戍，实行郡县制度管理，这是以往各朝从未设置过正式行政区的地方。
隋炀帝杨广还率大军从京都长安（今西安）出发到甘肃陇西，西上青海横穿祁连山，经大斗拔谷北上，到达河西走廊的张掖郡。隋炀帝这次西巡历时半年，远涉到了青海和河西走廊。在古代，中国皇帝抵达到西北如此远的地方，只有隋炀帝一人。
隋炀帝杨广到达张掖之后，西域27国君主与使臣纷纷前来朝见，表示臣服。各国商人也都云集张掖进行贸易。
隋炀帝之前，中西交通的丝绸之路只有南北两道。隋炀帝时期不仅以前的道路更加畅通，而且新增一道，即新北道。这样，隋通西域的道路共有三条：北道（又叫新北道），出自敦煌至伊吾，经蒲类、铁勒部，度今楚河、锡尔河而达西海；中道（汉代的北道），出敦煌至高昌，经焉耆、龟兹、疏勒，越葱岭，再经费尔干纳、乌拉提尤别等地而至波斯；南道，出敦煌自鄯善，经于阗、朱俱波、 盘陀，越葱岭，再经阿富汗、巴基斯坦而至印度各地。
隋炀帝亲自打通了丝绸之路，加强了中原与西方的各个方面的联系与交往。由于丝绸之路的畅通，不仅使张掖的国际贸易市场更加繁荣昌盛，还促进了中原一带贸易市场的兴起和发展。从此，西域的高昌、焉香、龟兹、疏勒、于阗、康国、安国、米国、吐火罗等国家的商贾使者来往于长安、洛阳一带，络绎不绝。
隋炀帝杨广派遣薛世雄在西域伊吾国内修建了一座“新伊吾城”，废州置郡，敦煌又为敦煌郡。隋代在莫高窟开凿了大批石窟，敦煌地区甚至还出土了一些隋皇室成员的写经，可见隋王朝对西域的重视。
隋炀帝杨广还派司隶从事杜行满出使西域，从安国带回五色盐。他又派云骑尉李昱出使波斯，回国时，波斯的使者、商人也随至中原。
大业六年（公元610年），隋政府又置伊吾（哈密）郡等五郡。隋炀帝杨广除了西北开拓疆土之外，隋朝大军还向东南进行了一系列开疆拓土的战争，这些战争的胜利使隋王朝东南的领土疆域扩大到印度支那的安南、占婆（今越南地区）及台湾省等地。隋炀帝在海南岛上分置儋耳、珠崖、临振三郡。隋王朝北边还设置有五原郡（内蒙古后套一带）。此外，隋文帝时期已经把强大的突厥分裂成东突厥与西突厥两部，并在和东突厥的战斗中取得了胜利。
隋朝周边各国尊服于大隋王朝。这些国家包括突厥、新罗、靺鞨、毕大辞、诃咄、传越、乌那曷、波腊、吐火罗、俱虑建、忽论、靺鞨、诃多、沛汗、龟兹、疏勒、于阗、安国、曹国、何国、穆国、毕、衣密、失范延、伽折、契丹等，他们每年都会遣使向隋王朝朝贡。
