但他的功业不是在凉州，而是在西羌。
西羌是一个古老的民族，起自三苗，到春秋战国时期逐渐强大。西羌无君王，分为很多种系，每一个种系有豪酋。几千年来不事农业，以放牧为生，追逐水草，居无定所。直到西汉时期，才在陇西一代定居下来。后来武帝扩边，羌人被赶过湟水，赶到西海、盐池一代。这些地方土地贫瘠，水草缺乏，所以羌人对湟中非常思慕，求着争着要回到湟中去。王莽末年，羌人趁中国正乱，趁机侵犯金城、陇西。此时隗嚣虽然拥兵十万，但他并没有对羌人采取强硬措施，而是以安抚为主，借羌人抵抗汉军。隗嚣败亡后，朝廷设置了护羌校尉，建武十年，羌人趁校尉牛邯去世之际侵犯边境，被... --
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境，被来歙击败。十一年夏，先零羌再次侵犯临洮。
陇西危急，此时来歙正率领盖延马成等人讨伐公孙述，无法抽身平定西羌，于是他推荐马援率军平叛。他上书光武帝，羌人之乱，非马援不能平定。朝廷拜马援为陇西太守，给兵三千人前去。马援率军赶到临洮，斩首几百，截获马牛羊上万头，招降几千羌人。又与扬武将军马成联军，打败羌人，斩首上千级。这一战，马援受了伤，弓箭射穿了他的小腿。
虽然平叛取得胜利，但是朝中此时却陷入争论之中。很多大臣认为破羌县以西路途遥远，实在不值浪费国家人力财力。这种声音渐渐占了上风，朝廷大有放弃金城以西的意思。马援亲临其地，他知道一个地方的价值，并不只在经济和政治上，还要有战略上的考量。如果放弃破羌以西，那么羌人将会对边境成蚕食之势。他上书朝廷：“亢吾以西，数十里一城，城皆完坚。旧制置塞，因山阻海，其蹊径辄有候尉，故虏不得妄动。即弃亢吾，以西北为殖养虏根，内自迫促。宜及兵威，疾往除之。金城诸县，皆田地肥美，溉灌流通，自有本民，易还充实，诚不宜有所断弃。若二郡平定，流民还本业，不复为国家忧。”
有的人，他站在高山，看到的或许只是脚下的方寸之地，因为他要时时刻刻防备不会摔下去；，有的人，纵然是站在一个小山头，却仍然可以看尽天下，因为天下一直就在他胸中。这不仅仅是立足点的问题，更是思想境界的问题。
马援的心中，装着天下，棋局就在心中，他知道该怎么走。这些东西不是他从书上学来的，而是在他几十年的生活经历中参悟出来的。书上的知识来自生活，但这知识是死的，在生活中得到的东西才是最鲜活的。所以光武帝非常喜欢跟马援聊天，大事小事，天南海北，尤其喜欢聊军事，光武帝算得上东汉最优秀的军事家之一，跟马援聊到高兴处，他总是兴奋地说：“伏波论兵，与我意合”。皇太子、诸侯王他们更喜欢听马援聊三辅旧事，人情轶闻。马援眉目如画，苍颜白发，在他们眼中，这个老者如同神仙一般，无所不知无所不晓。正如后世曹雪芹所言，世事洞明皆学问，人情练达即文章。
马援镇抚西羌近十年，先后平定维汜、徵侧等人的叛乱，上奏朝廷，重新分划诸县，所过之处，为郡县修缮城郭、大兴水利，为百姓提供良好的生活条件。让百姓安居乐业，这才是安抚人心最好的办法。
建武二十年，西羌平定，凯旋而归。很多故友跑来迎接，见了面纷纷称贺。平陵人孟冀也来恭喜。马援说：“方今匈奴、乌桓尚扰北边，欲自请击之。男儿要当死于边野，以马革裹尸还葬耳，何能卧床在儿女子手中邪！”老当益壮，五十八岁的老将军马援用自己的一生为自己的豪言做出了最好的注解。这次回来，除了捷报，他还带回来一尊铜马。他素来爱马，也喜欢研究相马之术。在平定叛乱的过程中，他得到骆越铜鼓，便铸成铜马，以为相马之式，并献表朝廷：“水火欲分明（水火在鼻两孔间也。）上唇欲急而方，口中欲红而有光，此马千里。颔下欲深，下唇欲缓。牙欲前向。牙去齿一寸则四百里，牙剑锋则千里。日欲满而泽。腹欲充，兼欲小，肋欲长，悬薄欲厚而缓（悬薄，股也）。胁堂欲平满，汗沟欲深长，而膝本欲起，肘腋欲开，膝欲方，蹄欲厚三寸，坚如石，鬃欲戴，中骨主三寸（鬃，中骨也），颊欲开，而膺下欲广一尺以上，能久走。觜儆方（颈前），胸欲直而出（髋骨前面）。凫间欲开，望视之如双凫。”天下万事，他似乎真的无所不能。
但是在另一个问题上，马援犯错误了。这一错，葬送了他一生的英明。他的侄子马严、马敦好褒贬人物，结交侠客。身在交趾的马援写信规劝他们：“吾欲汝曹闻人过失，如闻父母之名，耳可得闻，而口不可得言也。好论议人长短，妄是非正法，此吾所大恶也，宁死不愿闻子孙有此行也。汝曹知吾恶之甚矣，所以复言者，施衿结衤离，申父母之戒，欲使汝曹不忘之耳。龙伯高敦厚周慎，口无择言，谦约节俭，廉公有威，吾爱之重之，愿汝曹效之。杜季良豪侠好义，忧人之忧，乐人之乐，清浊无所失，父丧致客，数郡毕至，吾爱之重之，不愿汝儿也。效伯高不得，犹为谨敕之士，所谓刻鹄不成尚类鹜者也。效季良不得，陷为天下轻薄子，所谓画虎不成反类狗者也。讫今季良尚未可知，郡将下车辄切齿，州郡以为言，吾常为寒心，是以不愿子孙效也。”
