又向前走了兩天後，大軍行到一處大湖泊附近，霍去病將張騫所畫的地圖，拿出來仔細比對，又把張騫叫過來當麵核對，然後終於確定這處大湖泊，就是地圖上標出來的“居延海”，在居延海西側，還有一個名為“小月氏”的西域小國。
據張騫所說，西域曾有大小月氏兩個同宗同源的國家，同居於祁連山腳下，因為與匈奴相鄰，大小月氏數百年來備受匈奴人欺壓，後來大月氏忍受不住，舉國搬遷到了西域更西處，而小月氏則從祁連山腳下搬遷到了居延海附近。
霍去病又問道：“能確定嗎？”
張騫跳下馬來，走到湖邊嚐了一口湖水，然後驚喜道：“湖水是鹹的，肯定沒錯，這附近隻有這一處鹹水大湖，就是居延海！”
得到張騫肯定的回答後，霍去病當即下令部隊向正西行進，先不管祁連山，先找到小月氏，公孫敖不解，馬上上前詢問霍去病此舉何意。
霍去病解釋道：“這祁連山山脈，東西長七百裏、南北寬百餘裏，就算我們找到祁連山，可是如何在這樣一條大山脈中尋找敵軍主力？”
公孫敖再問道：“那找小月氏國又是為何？”
霍去病接著講解道：“這小月氏國啊，幾百年來備受匈奴欺壓，對匈奴人早已恨之入骨，隻是無力反抗而已，再加上，他們現在距離祁連山不過二百裏，他們的祖地更是就在祁連山腳下，對那裏地形無比熟悉，隻要能得到小月氏人的相助，到時我們定能事半功倍，盡快從祁連山山脈中找到匈奴人的蹤跡。”
張騫聽罷，深表認同道：“少將軍，言之有理啊！”
繼續往前走了半天，張騫很快就找到了，當年他前往西域之路，對此處地形更加熟悉了，很快就在第二天，帶著霍去病的大軍找到了小月氏國。這小月氏國雖然號稱是一個國家，但是整個國家，也僅相當於大漢中原地區幾個縣的範圍，人口也不過區區十幾萬，甚至還比不上匈奴的一個大部落，也難怪會被匈奴人欺壓的無力還手。經過張騫出麵與小月氏國王進行交涉，事情比想象中順利很多，小月氏派出一支一千人的隊伍給漢軍領路，一起進入祁連山後，再幫助漢軍尋找匈奴主力。