柔然是一个全民皆兵的部落联盟，军事是柔然政治生活中最为重要的一部分，历代可汗都对外进行了大规模的军事战争，并使国家在战争中不断发展壮大，成为了一个疆域广大、军事实力雄厚的大国。柔然在蒙古高原上征战了150 多年，曾经打败了中原的宗主国北魏，征服过周边的许多少数民族政权，是匈奴、鲜卑之后北方草原的又一个强大的政权。
社仑正式建立柔然汗国后，就立即着手向西域地区发展。柔然大军沿着原来被匈奴人开发的草原丝绸之路继续向西扩展自己的领土，一直到达了阿尔泰山。丘豆伐可汗社仑并不像以前的匈奴和后世的突厥政权那样，把政权的中心定在漠北地区，而是把都城定在偏西的敦煌、张掖之北的地区。
社仑可汗为了增加军队的战斗力，实行了许多改革措施。他把军队中每一千人设为一军，设置军将一名；每一百人为一幢，每幢设幢帅一名；战斗中立有军功的人所夺得的财物归其个人所有；战斗不力者要受到鞭挞的惩罚，临阵退缩者处以死刑；改革了计算兵数的方法；在外交上，采取了远交近攻的方针。
在对西域地区的征讨中，柔然国使用了大量的兵力、物力、财力。这些军事支持并不是柔然汗国能凭借自己的力量就能解决的，因为当时它能够稳定住漠北的统治已经极为不容易，再耗费大量的军事实力去征服西域就不太可能了。然而，柔然汗国有着大量的从属部族，这些部族都是曾经被柔然征服过的，为西征提供了军事基础。利用部族的军事力量西征不仅可以扩大自己的版图，还可以乘此机会削弱各部族的军事实力，从而稳固自己的统治，是一条一箭双雕的妙计。高车部落就是被柔然国派遣西征的部落之一，这一点从高车的发展史中可以得到确认。高车族一直居住在漠北，后来其中的六只仍留居漠北称为东部高车，而十二支后来迁到西北建国，称为西部高车。这西迁的十二支高车部族就是被柔然国派往那里征讨的部队。像这样的部族还有很多，比如丁零部落、铁勒部落。这些部落对柔然国的开疆阔土做出了重要的贡献，但同时也为柔然国以后的统治埋下了隐患。在柔然国逐渐走向衰败后，这些部族就开始起来反抗柔然国的统治，并加速了柔然国的灭亡。
丘豆伐可汗社仑的西征使柔然迅速壮大，他去世后，继任者斛律可汗对外扩张得更加强烈，继续把西征向前推进。他带领大军征服了西面的乌孙国，使索格底那亚诸城邦臣服，劫掠了大月氏等诸国。柔然国是一个以游牧为主的奴隶制国家，只有不断的进行对外战争才能保证大量的奴隶来源和财富。为了保证西征的胜利，柔然国对南面的北魏政权并没有进攻，而是采用了防守的策略。因为，那时柔然国的力量还不足以与强大的中原北魏政权相抗衡。斛律可汗为了加快西征的进程，重用骁勇善战的大将大檀为西征主帅，并取得了许多重大的胜利。后来，斛律可汗死后，大檀因为军功卓著而被推举为可汗。
在斛律可汗的战争史上，兼并乌孙国是第一次重大的胜利。当时，乌孙国还很强大，占据着大片土地。斛律早已对水草丰美的乌孙国垂涎三尺，因此在他继位后不久就与乌孙国在边界上发生了武装冲突。尽管乌孙国当时的势力已经衰弱，但面对柔然国的步步紧逼还是采取了誓死保卫的态度。而且，柔然国孤军深入，并不是能凭借着自己的力量就能取胜的。斛律联络了周边的悦班部族，一同夹击乌孙国。乌孙国无力抵抗两国联合的激烈进攻，最终兵败，国土被柔然和悦班两国刮分。
消灭乌孙国后，柔然并没有停下西征的脚步，相继吞并了索格底那亚粟特诸城邦，接着大军南逼乌浒水，洗劫了大月氏。大月氏国是生活在西域的一个古老的民族，全盛时代曾经是中亚地区的霸主。但到了那时，势力已经十分微弱，王国的领土也在不断的缩小。由于柔然的不断西征，大月氏北部国土与柔然相接，因此不断受到柔然国的进犯。柔然夺取了索格底那亚地区之后，触角就伸到了乌浒水流域。经过一系列的战争，大月氏战败。
这一时期，接连的军事战争的胜利把斛律的西征推向了最高点，已经荒废的草原丝绸之路也因此而再次被打通，但是马上又因战争而再次荒废。战争使悦班国与柔然结成了同盟，一旦战争消退，悦班国也就成了柔然国的敌人，再加上柔然所属部族的反抗导致战争不断，硝烟又一次布满了这一地区。
面对着西征所取得的重大军事成果，柔然的可汗们并没有因此而满足，继续把势力向龟兹、鄯善一带渗透。斛律可汗死后，战功卓著的大檀取得了柔然国的汗位，号称牟汗纥升盖可汗。大檀可汗见草原丝绸之路再次受阻，就把目标重点转移到经营丝绸之路的中段，并使后西凉政权臣服。
西凉国是汉族李氏家族在西北创建的政权，势力曾经十分强大，其疆域西面扩展到了流沙以外的伊吾、高昌两国，后来国势日衰。斛律可汗在位时，柔然的势力就已经进犯到了西凉国的北部边境。西凉国王李暠为了抵御柔然国的大举进攻，修建了敦煌附近的两处久已荒废的要塞。后来西凉国被北凉所灭，残余势力建立了后西凉国。大檀可汗在长期的战争中取得了后西凉国的统治权，牢牢的控制了碛口重镇伊吾。取得这场战争的胜利后，大檀可汗又对北凉、北魏政权发动了进攻，并迫使北魏在与柔然的边境建立起了长城来抵御进攻。后来，大檀率军杀死了北凉的世子，北凉的统治摇摇欲坠，其他的少数民族政权因此而大为震惊。大檀可汗去世后，他的儿子吴提继位，成为敕连可汗。吴提继续在草原丝绸之路的中段扩展势力，国家更加强大，焉耆、姑墨、龟兹等小国纷纷向其臣服。从此，一条新的丝绸之路通过伊吾，穿天山，经龟兹继而越过葱岭开通了。
柔然在西域经营的重大成功使北魏的统治者严重的感觉到了危机的存在，于是也卷入了对西域的争夺战中，并且由于北魏强大的经济实力，西域争夺战柔然渐落下风。