在我国古籍里，《山海经》最早出现了“天马”之名，但以此命名的并不是马，而是一种神异的动物：“曰马成之山……有兽焉，其状如白犬而黑头，见人则飞，其名曰天马。”真正意义上的“天马”出现在汉代。
《汉书》记载，自张骞“凿空西域”以来，汉武帝先后作过两首与“天马”有关的诗。一首名为《天马歌》：“太一贡兮天马下，沾赤汗兮沫流赭。骋容与兮跇万里，今安匹兮龙为友。”另一首名为《西极天马歌》：“天马徕兮从西极，经万里兮归有德。承灵威兮降外国，涉流沙兮四夷服。”展现出大汉天子降服四海的勃勃雄心。汉未央宫门旁竖有铜马，名为“金马门”，应是在武帝作歌时铸造的。汉武帝曾使学士待诏于此，成为后世“玉堂金马”典故的来源。
诗中的“天马”，是对乌孙、大宛等国出产的骏马的美称。《史记·大宛列传》称，汉武帝曾以《周易》占卜，得到“神马当从西北来”的卜语。张骞出使乌孙后，乌孙王向汉朝进贡好马，被称为“天马”。后来，汉武帝从张骞处得知大宛的贰师城出产“汗血马”，是真正天马的后代，神骏不凡，命使者持千金和金马前往大宛购买。大宛王觉得汉朝离本国遥远，不足为虑，不肯提供宝马。汉使因出言不逊，被大宛人杀害，财物遭掠夺。汉武帝遂封李广利为“贰师将军”，发属国六千骑及郡国恶少年数万人，不远万里，征伐大宛。经数年血战，“宛人斩其王毋寡首，献马三千匹，汉军乃还”。武帝将乌孙马改名“西极”，将“天马”之名赐予大宛马。
天马西来，标志着中外文化交流走向新的高峰。“明珠、文甲、通犀、翠羽之珍盈于后宫，蒲梢、龙文、鱼目、汗血之马充于黄门，巨象、师（狮）子、猛犬、大雀之群食于外囿”，各种异域特产先后传入中原，并被开放、包容的中华文明充分融合。在艺术作品中，“天马”不仅是珍稀的骏马，更是祥瑞的象征，汉代画像石上天马的形象通常背生双翼，接引主人升仙。
与天马一起从大宛传入的，还有优良饲草苜蓿，它不仅可以喂马，还能供人食用，也可充当绿肥作物。《史记》载：“及天马多，外国使来众，则离宫别观旁尽种蒲陶（葡萄）、苜蓿极望。”《西京杂记》写道，汉长安乐游苑的玫瑰树下多种苜蓿，“风在其间常萧萧然，日照其花有光采”，苜蓿因此得名怀风、光风，又名连枝草。这一洒脱的名字，令人怀想大汉盛世的气象。