张骞从西域第二次回京后，向汉武帝汇报了西域之行的情况。担任大行没有多久、“天子（汉武帝）遣大行骞验问”。就接受了处理常山王刘勃的案子，刘勃继承常山宪王舜为王，却倚仗自己是汉武帝的侄儿，目无国法，为所欲为。张骞作了详细调查，宪王刘舜，“有不爱姬生长男梲（zhuó捉），梲以母无宠故，亦不得幸于王”。①而刘勃系王后修所生，从小娇生惯养，荒淫奢侈，目空一切，是一个无法无天、作恶多端的封建藩王。常山宪王刘舜薨（hōnɡ），太子刘勃代立为王，他是一个骄横奢侈的封建贵胄。“宪王疾甚，诸幸姬侍病，王后以妒媢不常在，辄归舍，医进药，太子勃不自尝药，又不宿留侍疾。”②“汉使者视宪王丧，梲自言宪王病时，王后、太子不侍，及薨，六日出舍（外出）。太子勃私奸、饮酒、博戏、击筑，与女子载驰，环城过市，入狱视囚。”③真是无所不为。
张骞到达常山郡后（今河北唐县西北），秉公执法，不因刘勃是汉武帝的侄儿，就宽容庇护，反而深入常山里巷，暗查私访，他及时掌握了刘勃犯罪的大量凭据，准备实事求是向武帝禀报，刘勃听到张骞私访暗察的消息后，生怕有人告发，当场出丑，便抢先予以收买拉拢。可是张骞在出使西域中，接触了国王、大臣、商人、牧民和各式各样的人物，学会了察颜观色、分辨真伪，颇有应付各种情况的才能，他将计就计，让刘勃王在礼品薄上签字留赠。事后刘勃觉得不妙，自知留有证据，无法否认抵赖，昼夜坐立不安。觉得软的不行，就以千岁王的身份对张骞施加压力。张骞大义凛然，不畏皇权，执法如山，“刑不讳尊，以法治王”。本着王子犯法与庶民同罪的原则，“逮诸证者，王又匿之，吏求捕”。④张骞及时核准犯罪事实，毫不犹豫地逮捕了与刘勃一起犯罪的人，进行审问。刘勃“使人致击笞掠，擅出汉所疑囚”。⑤经过一番激烈的斗争，“有司请诛刘勃及宪王后修”。汉武帝说：“修素无行，使梲陷之罪。勃无良师傅，不忍致诛。”⑥常山王舜薨，子葧（同勃）嗣立，有罪。⑦有司请废刘勃王号，同家属一起徙房陵（今湖北房县），（西汉王，诸侯有罪亦多徙此。）汉武帝许之。
废除常山刘勃王位后，民冤得以昭雪，社会恢复安宁，百姓欢居乐业，常山百姓齐声称赞张骞为“张青天”。张骞执法如山，刑不讳尊，依法惩治王爷的事迹在民间广为流传。
张骞奉汉武帝之令，处理了刘勃案后，不久就于公元前114年（元鼎三年）去世了。死后遗体归葬在他的家乡——今陕西省城固县城西饶家营村张家祖坟中。后从张骞墓中发现有刻着“博望□□”陶模一具，铜镜一面，五铢钱数枚，墓室外面还有马骨一堆，这是墓主人戎马一生报效祖国、廉洁清白的有力佐证。
张骞儿子的情况史书上尚无记载。张骞孙子叫张猛、字子游，“有俊才”，⑧汉元帝时担任光禄大夫。他曾和车骑都尉韩昌一起奉命送呼韩邪单于侍子，出使匈奴。昌、猛“与呼韩邪单于及匈奴大臣俱登匈奴诺水东山，刑白马，单于以径路刀金留犁挠酒，以老上单于所破月氏王头颅骨为饮器共饮血盟”。⑨《盟约》是这样说的：（1）“自今以来，汉与匈奴合为一家，世世毋得相诈相攻；（2）有窃盗者，相报、行其诛，偿其物；（3）有寇，发兵相助；（4）汉与匈奴敢先背约者，受天不祥；（5）令其世世子孙尽如盟。”⑩盟约的签定标志着汉匈统一达到了一个新的阶段。张猛是盟约的主要制定者之一，他继承祖父的事业，对汉匈和平共处作出了贡献。后来，由于“太中大夫张猛（掌管议论政事）、魏郡太守京房、御史中丞陈咸、待诏贾捐之皆赏奏封事，或召见，言显（石显）短。显（石显）求索其辠（同罪）。”张猛被元帝权臣石显逼迫自杀，含冤而死。
注：
①、②、③《汉书·景十三王传》第2434页。
④、⑤、⑥《汉书·景十三王传》第2435页。
⑦《汉书·武帝纪六》第183页。
⑧《汉书·张骞李广利传》第2698页。
⑨、⑩《汉书·匈奴传》第3801页。
《汉书·佞幸传》第3727页。
