兩漢時期，中國對外交往主要是通過陸路交通，但對外海上交通也開始發揮作用，儘管此時的海上絲綢之路還處於形成階段。
海上絲綢之路的形成經歷了兩個階段：首先是東西方通向印度航線的開闢；其次是擺脫了印度次大陸的中轉，實現了羅馬和中國的直接通航。
東西方通向印度航線的開闢與海上絲綢之路的出現
"古代世界的航海術是在地中海東部、紅海、波斯灣和印度洋西南角比較溫暖和平靜的海上發展起來的。"遠在公元前2000年，古蘇美爾人的獨木舟就行駛在兩河流域，並從當時波斯灣駛向大海。埃及人民也具有悠久的航海歷史，至今從埃及古老碑碣的浮雕上，還可看見遠在公元前3000年左右的帶有槳櫓的埃及木船。公元前2000年的腓尼基人也曾航行在地中海上，浮海到達北非，並建立起迦太基等殖民城市。美國的海洋考古隊曾從地中海打撈起一隻屬於公元前1400年的沉船，據說這隻沉船上還裝載有金屬錠、陶器、玻璃製品、黃金、象牙等等商品。公元前五世紀時，波斯帝國的戰艦已穿過赫勒斯滂灣駛入地中海，與希臘海軍激戰，尤其是大流士一世的戰船曾進入了印度河流域。公元前四世紀時發生的馬其頓亞歷山大東侵中，不僅有強大的陸軍，也有一支強大的海軍。公元前326年，希臘軍撤離印度時，亞歷山大部將內阿爾格斯即率領了一支軍隊由海路西行，戰艦進入了波斯灣，經過霍爾木茲、西拉夫等港口到達底格里斯、幼發拉底河河口，再往西去。上述史實說明，西方在很早以前就經由海上通航於印度半島。
不過，由最初的軍事航行發展到經常性的海上交往，還需要一段時間。據斯特拉波考證，埃及在托勒密王朝末年僅有少量船隻到過印度，到了羅馬統治時期，埃及至印度間的船隻才逐漸多起來。
和印度半島以西一樣，半島以東的遠洋航線開闢也很早，尤其是中國，從遠古時期就展開了航海活動。殷朝末年時，即有貴族箕子率領殷民浮海到達朝鮮。秦朝時，中國的航海活動有了新的發展，如《史記》中秦始皇派徐福渡海求仙藥的故事，這實際是反映了當時中國人民大量浮海移居日本的情況。漢初，又有故燕將衛滿再次率領燕民渡海朝鮮滅掉箕氏，建立了衛氏政權。漢代造船水平和航海技術進一步提高，已能建造象樓船那樣的巨舶。1979年，我國考古工作者在廣州發現了一處屬於秦漢時期的造船廠遺址，從其遺址中可以看出這個造船廠的裝備和規模已達到了相當高的水平。在漢武帝時中國出現了一次遠洋航行的壯舉，史載"自日南障塞、徐聞、合浦，船行可五月，有都元國；又船行可四月，有邑盧沒國；又船行可二十餘日，有諶離國；步行可十餘日，有夫甘都盧國；自夫甘都盧國船行可二月餘，有黃支國。……有譯長，屬黃門，與應募者俱人海市明珠、壁流離、奇石異物，齎黃金雜繒而往。所至國皆稟食為耦，蠻夷賈船，轉送致之。亦利交易，剽殺人，又苦逢風波溺死，不者數年來還。……自黃支船行可八月，到皮宗；船行可二月，到日南、象林界雲。黃支之南，有已程不國，漢之譯使自此還矣"。
中外學者多年來雖然尚未對這次遠洋航行中沿途經過的國家今天的具體位置取得一致意見，但就大的範圍而言，都超不出現在的東南亞地區。而且對於其中有些國家的具體位置已有相同看法：如皮宗國，即今馬六甲海峽的皮宗島；已程不國即今之斯里蘭卡；黃支國，應在今印度南部泰米爾納德邦的康契普臘姆。尤其是對於"漢朝譯使所到的最遠的地方"的已程不國位置的確認，使我們可以確定其航行的大體路線：航船是從廣東徐聞、合浦出發，沿著東南亞一些國家的海岸線西行，穿過馬來半島後進入孟加拉灣，最後登上現在印度南部的康契普臘姆。由此可見，印度半島以東航線在漢代時已經開闢，並在溝通東西方經濟文化方面發揮了作用。
當然，由於當時航海技術的限制，低下的航海水平難以承擔起遠洋航行中所遇到的種種風險，直到公元一世紀以前，實際往返於印度的東西方船舶為數有限。古代帆船航行於茫茫大海中難辨東西，隨風飄流，不僅經常會遭到颶風的襲擊，而且隨時有受到海盜劫掠的危險。如前引《漢書·地理志》所謂"苦逢風波溺死"、"剽殺人"，就表明了當時航行於印度以東的船舶經常會受颶風威脅，以及遭到海盜襲擊的情況，
東西方的直接通航和海上絲綢之路的最終形成
從公元一世紀開始，航海史上一個重要變化是人們對季候風的普遍掌握和認識。西方史籍所載，一位叫伊巴露斯的西方水手，一直從事由地中海至印度洋的遠洋貿易。由於長年的航海經驗積累，終於在公元74年認識到了利用季候風航行，因而，"後來在上古社會中，人們就把印度洋季風海流叫作'伊巴露斯風'"。此後，人們對於季候風認識才得到普遍推廣和利用。這不僅大大加快東西方航行的速度，也減少了在航行中可能遇到的各種風險。因此，對於季候風的掌握和利用，無疑是人類航海事業中的一個重大進步。
同時，從公元一世紀開始，東西方的經濟狀況和政治形勢發生了很大變化，其中特別重要的是處於東西兩端的中國和羅馬的變化。在中國，公元一世紀時正是西漢王朝結束，開始進入東漢王朝時期。而其時的羅馬，也正當由共和制轉變為帝國時期。由於這兩個強大國家經濟的繁榮和興盛，彼此間需要加強交往和聯繫。因此從公元一世紀起，東西方之間的海陸交通都有所發展。
東漢初期，大秦"與安息、天竺交市於海中，利有十倍"，說明當時印度以西的海上絲綢之路已相當繁榮。與此同時，中國和印度之間的海上交往也不斷加強。印度從漢桓帝以後已"頻從日南徼外來獻"。當時，經由海路和中國發生關係，必須從日南（今越南廣治，漢朝時期一個重要的貿易港口）登岸。因此，所謂"頻從日南徼外來獻"，說明當時印度已主要是從海路和中國發生聯繫。特別值得注意的是，從東漢開始，中國和東南亞地區的海上交往也更加密切，如後漢永寧元年(公元120年)，撣國(今緬甸古國)王雍由調"遣使赴中國獻樂及幻人"。永建六年（公元131年)，又有葉調(今印尼之爪哇古國)王遣使"貢獻"中國，並受到漢安帝"賜以金印紫綬"。
總之，從公元一世紀後，往來於印度半島東西航線上的中外船隻日益增多，東西方之間交往更加頻繁，不管羅馬或中國，都極力想通過海上發生聯繫。但其時安息強大，成為中國和羅馬陸路交通中一大阻礙。羅馬"其王常欲通使於漢，而安息欲以漢繒採與之交市，故遮閡不得自達"。東漢和帝時，班超即派甘英出使大秦(羅馬)，當其行至條支(今伊拉克)面臨大海(波期灣)時卻被船人所阻，據船人說："海水廣大，往來者逢善風，三月乃得度，若遇遲風，亦有二歲者。故人海人皆齎三歲糧。海中善使人思土戀慕，數有死亡者。英聞之乃止。"實際上從條支到羅馬有條取道美索布達米亞的商道，不必渡海。然而安息商人為了獨佔"絲路"的中轉貿易，對甘英故弄玄虛，使其知難而退。
為了擺脫安息阻礙，西方的羅馬也力圖要從海上和中國發生直接交往。大約從公元二世紀初期起，羅馬船隻已越過印度洋而進入南海。如永寧元年，羅馬船隻東達緬甸，與該地區古撣國發生聯繫，其國王雍由調向漢朝所"獻"的幻人即是來自羅馬，幻人"自言我海西人，海西即大秦也"。此後，隨著航海技術的不斷提高，終於"至桓帝延熹九年(公元166年)，大秦王安敦遣使自日南徼外獻象牙、犀角、玳瑁，始乃一通焉"。它說明了當時羅馬和中國直接通航的成功，從而標誌著橫貫東西的海上絲綢之路的最終形成。
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