汉武帝知人善任，虽然三位将领中，一位外戚、一位侯爵，但汉武帝却以老将郭昌为主将，而只以卫广和驰义侯何遗为副将。

且兰国虽然在周边部落中算是大国，但与汉朝比起来，其体量就实在不够看了，面对汉朝调集的重兵，且兰君虽然率领军队借助地利优势极力阻挡，却仍旧无力久持，很快便被汉军击破。为了惩罚且兰国的叛乱，汉军攻入且兰国及周边反叛部落后屠刀高举，以致先后数万人被杀，反叛汉朝的且兰君等皆处死。

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随着南越和且兰国被灭的消息传出，贵州高原各部落大为震惊，就连此前对大汉毫无敬畏之心的夜郎国上下也是大为震撼。

夜郎侯最初还想要依仗南越来共抗朝廷，如今先是南越被灭，接着且兰也被灭国，汉朝大军近在咫尺，夜郎侯岂能不心惊胆战。夜郎国及诸部落为求自保，一方面极力撇清与且兰国之间的关系，一面上书汉武帝，纷纷请求内附，汉武帝遂封夜郎侯为夜郎王。

战后，汉武帝废且兰国为且兰县，设牂牁郡，辖且兰、鄨、平夷、毋敛、谈指、出丹、夜郎、同并、谈焒、漏江、毋单、宛温、镡封、漏卧、句町、进乘、西随等 17 县，以吴霸为牂牁太守。

与此同时，犍为郡辖地亦得到大幅度扩张，从原本的两县之地，增加到了僰道、江阳、武阳、南安、资中、符县、牛鞞、南广、朱提、蚲鄢、堂琅、汉阳等十二县。

汉武帝原本打算挟大胜之威，一举平定西南地区，为此在征服东越和且兰、夜郎等夷人之后，又趁机攻灭了夜郎西部的邛都国以及榨都等部落，邛都君和榨都侯被杀。邛都国作为夜郎西部较大的夷人的国家，随着它的被灭，周边部落亦纷纷上书请求归附，汉武帝遂以笮都置沈黎郡，以邛都置越巂郡，以冉駹部落置汶山郡，以氐人之地置武都郡，全部纳入汉朝统治。

之后，汉武帝又派王然于南下出使邛都以南的滇国，意图迫使滇王归附。然而，由于分布于今天云南地区的滇国及其周边夷人距离汉朝更远，对于汉朝更加没有敬畏之心，当初汉武帝派使者向西南寻找通往身毒国的道路，便曾多次被当地夷人所阻，这些夷人不仅阻止汉朝使者通过，甚至多次为了抢夺财物而劫掠汉朝使者，以至于汉朝向西南的探索被阻。

为此，汉武帝曾在长安附近凿“昆明池”，用来训练水军，意图进讨滇国及其周边部落，只不过因为后来汉匈战争日渐频繁，汉武帝这才暂时放弃了向西南用兵。

虽然此时汉朝已经先后攻灭了且兰、邛都等国，夜郎、冉駹等部落被迫归附汉朝，但滇王自持有数万部众，又与东北方同姓的劳深、靡莫等部相互依仗，自负凭此足以抵御西汉军队。因此，面对汉朝的使者，滇王非但拒不归附，反而多次触犯汉朝的使者、官吏、士卒。

汉武帝虽然对于滇王的态度极为不满，但鉴于滇国距离遥远、道路未通，加之西南夷刚刚平定，还需巩固统治，只好暂时放弃了出兵计划。直到元封二年（前109年），随着对西南夷统治的稳固，再加上南夷道和西夷道的向南延伸，汉武帝才再度征发巴蜀军队南下，大举进攻云南地区。

在汉军攻灭劳深、靡莫两个部落之后，大军兵临滇国，滇王见汉朝兵力强盛，自觉根本无法抵御，遂举国投降，并请置吏入朝，汉武帝于是赐予其滇王之印，命其继续统领当地民众。

至此，继平定东南地区以后，汉朝西南地区亦得以平定，此后汉朝南部再无战事。随着云贵高原各部落的内附，西汉与西南夷人的联系日益紧密，汉朝在西南方向的影响力终于走出了巴蜀盆地，汉文化得以向云贵高原辐射，为云贵高原地区的发展提供了极大的助力。

与此同时，历经十余年修建，从巴蜀到今天云南地区的道路亦得以贯通，这为东汉时期哀牢的归降内附和南方丝绸之路（即蜀身毒道）的全线贯通打下了坚实的基础。