公元25年（建武元年），刘秀即位后，马员到洛阳投奔光武帝。马援则羁留在西州，受到陇右割据势力隗嚣的器重，被任命为绥德将军，参与决策定计。

　　出使蜀地
　　同年，公孙述在蜀地称帝，隗嚣派马援去探听虚实。马援跟公孙述本为老乡，而且交情很好，本以为这次见面定会握手言欢，没想到公孙述却摆起皇帝架子。公孙述先陈列卫士，然后才请马援进见，待刚见过礼，又马上让马援出宫，住进宾馆；接着命人给马援制作都布单衣、交让冠。然后才在宗庙中聚集百官，设宴招待他。席间，公孙述表示要封马援为侯爵，并授予他大将军的官位。
　　马援的随从宾客以为受到了礼遇，都愿意留下来。马援则认为公孙述只是是装腔作势，不能久留天下士，于是毅然返回陇右，并对隗嚣道：“公孙述井底之蛙，妄自尊大，您不如专意经营东方。”

　　盛赞光武
　　公元28年（建武四年），马援携带隗嚣的书信到洛阳，在宣德殿面见刘秀。刘秀道：“你周旋于二帝之间，现在见到你，使人大感惭愧。”马援道：“当今世道，不只君主选择臣子，臣子也选择君主。我今远来，陛下怎么知道我不是刺客奸人？”刘秀笑道：“你不是刺客，不过是个说客。”马援道：“天下反反复复，窃取名字的人多如牛毛，现在见到陛下，宽宏大量，与高祖一样，就知道帝王自然有真的了。”刘秀佩服他的胆识，认为他与众不同。不久，马援随刘秀南巡，先到黎丘，后转到东海。南巡归来，刘秀又任命马援为待诏，日备顾问。马援要回西州时，光武帝派太中大夫来歙持节相送。
　　马援回来后，隗嚣询问东方的传言和在京师的得失。马援道：“前次到朝廷，陛下多次接见我，每次与其在宴间谈话，从夜谈到清晨，陛下的才能勇略，不是别人所能匹敌的，且坦白诚恳，无所隐瞒。胸怀阔达而有大节，大抵与高帝相同，而其经学之渊博，处理政事和文章辞辩，在前世无人可比。”隗嚣又问：“他比高祖怎样？”马援回答：“不如。高帝上天入地无所不能为；而今上喜爱政事，处理政务能恰如其份，又不喜欢饮酒。”隗嚣心里不高兴，说：“像你这样说，他倒胜过高祖了。”话虽如此说，隗嚣到底还是相信马援。他同意归汉，派长子隗恂到洛阳去做人质。