傅介子與部下到了樓蘭，樓蘭王表現出不親近漢朝的態度。傅介子一行假裝離去，但心裏卻在謀劃對策。到了樓蘭的西部邊界，傅介子對送行的樓蘭大臣說：“我們漢朝的使者帶著黃金、錦繡準備賜予各個國家，你們的國王既然不願意接受，我們就去其他國了。”傅介子的隨行人員心領神會，隨即展示了準備好的大量金幣。
樓蘭國的大臣返回後，將所看到的情況報告給了樓蘭王，樓蘭王貪圖漢朝使者所帶的財物，於是來見漢朝使者。傅介子與樓蘭王對飲，又一次將金幣等物展示給樓蘭王。等到雙方都有些醉意時，傅介子對樓蘭王說：“我們的天子讓我私下向大王報告一些重要情況。”樓蘭王起身跟隨傅介子一起進入帳中，傅介子裝作對樓蘭王耳語，讓他事先安排好的兩名壯士從身後拔刀刺死了樓蘭王。
看到這一情景，樓蘭王的左右四下逃散。傅介子對他們說：“你們的國王有負漢朝，是有罪之人，我們的天子派我們誅殺他，現在應當立漢朝的侍子、安歸之弟尉屠耆(35)為王。我們漢朝的大軍馬上就要到了，你們誰也不許亂動，如果亂動，我們就滅了你們的國家！”樓蘭上下都被傅介子的威嚴所嚇倒。於是，傅介子立漢朝的侍子、安歸之弟尉屠耆為王，安撫樓蘭居民，並改樓蘭國名為“鄯善”(36)。
傅介子行刺樓蘭王後，新的樓蘭王尉屠耆清醒地認識到自己的處境：以前數代樓蘭王都是因為身處漢朝、匈奴兩強之間無法平衡，從而身遭橫死。思前想後，他覺得自己擺脫厄運的方法就是不能左右搖擺不定，而是應該完全依附於強大的漢朝。於是他請求漢昭帝派兵到樓蘭駐紮，漢昭帝應允，於公元前77年，派司馬一人，率吏士四十名，前往伊循屯田，並借此鎮撫樓蘭，後來漢朝又在此設置都尉。自此，伊循城成為漢朝控製西域的重要支撐點，同時也成為絲綢之路的重要中轉站。