元封五年冬天，汉武帝进行南巡狩猎，到达盛唐，遥望九嶷山祭祀虞舜。登上灊山的天柱峰，又从寻阳乘船顺长江而下，汉武帝亲自在江中射杀蛟龙，并且捕获了它。船只首尾相接，绵延千里，船队靠近枞阳后驶出长江，汉武帝作了《盛唐枞阳之歌》。接着向北到达琅邪郡，沿着海岸而行，所经过的地方，都以礼祭祀当地的名山大川。
这年春天三月，回到泰山，举行增封泰山的仪式。甲子日，在明堂祭祀高祖刘邦，让他配享上帝，趁机接受诸侯王、列侯的朝见，接受各郡国呈交的计簿。
夏天四月，汉武帝下诏说：“我巡视荆州、扬州，汇集长江、淮河一带的物产，恰逢天气清明，与在泰山封禅的祥瑞之气相契合。上天显示吉兆，因此增修封禅之礼。现在大赦天下。皇帝所到的县，不用交纳今年的租赋，赏赐给鳏夫、寡妇、孤儿、无依无靠的老人布帛，给贫穷的人粮食。”回到甘泉宫，在泰畤祭祀天神。
大司马大将军卫青去世。
开始设置十三州刺史部。这时，有名的文臣武将快要没有了，汉武帝下诏说：“大凡要建立非凡的功业，必定要依靠非凡的人才，所以有的马虽然凶暴不驯、踢人咬人，却能日行千里，有的士人虽然受到世俗的讥讽指责，却能建立功名。那些难驾驭的马，行为放纵不受约束的士人，关键在于如何驾驭和使用他们罢了。下令各州、郡考察官吏和百姓中才能优秀、出类拔萃，可以担任将相以及出使极远国家的人。”
元封六年冬天，汉武帝驾临回中。
这年春天，建造首山宫。
三月，驾临河东郡，祭祀土地神后土。下诏说：“我祭祀首山，山下的田地出现了珍奇之物，变化中有的变成了黄金。祭祀后土时，神光三次照亮。现赦免汾阴县犯了死罪以下的罪犯，赏赐给天下的贫民布帛，每人一匹。”
益州、昆明发生叛乱，汉武帝赦免了京城中犯了逃亡罪的人，让他们从军，派遣拔胡将军郭昌率领军队去攻打叛军。
夏天，京城的百姓在上林苑的平乐馆观看角抵表演。
秋天，发生大旱灾，出现蝗灾。
太初元年冬天十月，汉武帝驾临泰山。
十一月甲子日初一清晨，冬至，在明堂祭祀上帝。
乙酉日，柏梁台发生火灾。
十二月，在高里山举行祭地仪式，祭祀后土。向东到达渤海，遥望祭祀蓬莱仙山。春天，返回，在甘泉宫接受各郡国呈交的计簿。
二月，开始建造建章宫。
夏天五月，确定历法，以正月为一年的开头。崇尚黄色，计数以五为基数，确定官职名称，调整乐律。
派遣因杅将军公孙敖在塞外修筑受降城。
秋天八月，驾临安定郡。派遣贰师将军李广利征发天下的谪戍之人西征大宛国。
蝗虫从东方飞到敦煌。
太初二年春天正月戊申日，丞相石庆去世。
三月，驾临河东郡，祭祀后土。下令天下百姓大规模聚饮五日，举行膢祭五日，祭祀门户之神，礼仪如同腊祭。
夏天四月，汉武帝下诏说：“我祭祀介山，祭祀后土，都有吉光的感应。现赦免汾阴、安邑犯了死罪以下的罪犯。”
五月，登记官吏和百姓的马匹，用来补充驾车和骑兵所用的马匹。
秋天，发生蝗灾。派遣浚稽将军赵破奴率领二万骑兵从朔方郡出发攻打匈奴，赵破奴的军队没有返回。
冬天十二月，御史大夫儿宽去世。
太初三年春天正月，汉武帝向东巡视到海边。
夏天四月，返回，增修封禅泰山的礼仪，在石闾山举行祭地仪式。
派遣光禄勋徐自为在五原塞外修筑一系列城堡，向西北一直到卢朐山，游击将军韩说率领军队驻守在那里。强弩都尉路博德修筑居延城。
秋天，匈奴侵入定襄郡、云中郡，杀死和掳掠了几千人，行进中破坏了光禄勋所修筑的各个亭、障；又侵入张掖郡、酒泉郡，杀死了都尉。
太初四年春天，贰师将军李广利斩下大宛王的头颅，获得了汗血宝马归来。汉武帝作了《西极天马之歌》。
秋天，建造明光宫。
冬天，驾临回中。
将弘农都尉的治所迁移到武关，向进出的人征税来供给守关官吏和士兵的粮食。
天汉元年春天正月，驾临甘泉宫，在泰畤祭祀天神。
三月，驾临河东郡，祭祀后土。
匈奴送回了汉朝的使者，并且派遣使者前来进献贡品。
夏天五月，大赦天下。
秋天，关闭城门进行大规模搜查。征发谪戍之人屯守五原郡。
天汉二年春天，驾临东海郡。返回时驾临回中。
夏天五月，贰师将军李广利率领三万骑兵从酒泉郡出发，与匈奴右贤王在天山交战，斩杀敌人一万多人。又派遣因杅将军从西河郡出发，骑都尉李陵率领五千步兵从居延北出发，与匈奴单于交战，斩杀敌人一万多人。李陵的军队战败，李陵投降了匈奴。
秋天，禁止在道路上进行巫术祭祀。进行大规模搜查。
渠黎等六国派遣使者前来进献贡品。
泰山、琅邪一带的盗贼徐勃等人凭借险阻占据山头，攻打城池，道路被阻断。汉武帝派遣直指使者暴胜之等人穿着绣衣，手持斧杖，分别到各地追捕。刺史、郡守以下的官员都被处死。
冬天十一月，汉武帝下诏给关都尉说：“如今豪杰之士大多与远方的人结交，依附东方的盗贼。要谨慎地盘查进出关口的人。”
天汉三年春天二月，御史大夫王卿有罪，自杀。
开始实行酒类专卖制度。
三月，驾临泰山，增修封禅之礼，在明堂祭祀，趁机接受各郡国呈交的计簿。返回时驾临北地郡，祭祀常山，将黑色的玉石埋在地下。
夏天四月，大赦天下。皇帝所经过的地方不用交纳田租。
秋天，匈奴侵入雁门郡，太守因畏惧怯懦被处死刑，陈尸街头。
天汉四年春天正月，在甘泉宫接受诸侯王的朝见。征发天下七种犯罪的人以及勇敢之士，派遣贰师将军李广利率领六万骑兵、七万步兵从朔方郡出发，因杅将军公孙敖率领一万骑兵、三万步兵从雁门郡出发，游击将军韩说率领三万步兵从五原郡出发，强弩都尉路博德率领一万多步兵与贰师将军会合。李广利与匈奴单于在余吾水边上连日交战，公孙敖与匈奴左贤王交战失利，都领兵返回。
夏天四月，立皇子刘髆为昌邑王。
秋天九月，下令让犯了死罪的人交纳赎金五十万钱，可以减罪一等。
太始元年春天正月，因杅将军公孙敖有罪，被斩首。
将各郡、国的官吏和百姓中的豪杰迁徙到茂陵、云陵。
夏天六月，大赦天下。
太始二年春天正月，驾临回中。
三月，汉武帝下诏说：“有关官员商议说，过去我在郊外祭祀上帝，向西登上陇首山，捕获白麟用来进献宗庙，渥洼水中出现了天马，泰山上发现了黄金，应该更改旧有的名称。现在将黄金改铸为麟趾和褭蹏的形状，来契合祥瑞。”于是将这些黄金赏赐给诸侯王。
秋天，发生旱灾。九月，招募犯了死罪的人交纳赎金五十万钱，可以减罪一等。
御史大夫杜周去世。
太始三年春天正月，驾临甘泉宫，设宴款待外国宾客。
二月，下令天下百姓大规模聚饮五日。驾临东海郡，捕获赤雁，作了《朱雁之歌》。驾临琅邪郡，在成山祭祀太阳。登上之罘山，乘船在大海上航行。山上高呼万岁。
冬天，赏赐给皇帝所经过的地方的每户人家五千钱，赏赐给鳏夫、寡妇、孤儿、无依无靠的老人布帛，每人一匹。
太始四年春天三月，驾临泰山。壬午日，在明堂祭祀高祖刘邦，让他配享上帝，趁机接受各郡国呈交的计簿。癸未日，在明堂祭祀孝景皇帝。甲申日，增修封禅之礼。丙戌日，在石闾山举行祭地仪式。
夏天四月，驾临不其县，在交门宫祭祀神人，好像有神灵在座位上接受礼拜。作了《交门之歌》。
夏天五月，返回驾临建章宫，大摆酒宴，大赦天下。
秋天七月，赵国发生蛇从城外爬进城里，与城里的蛇在孝文庙下群斗的事，城里的蛇都死了。
冬天十月甲寅日是月底，出现日食。
十二月，驾临雍县，祭祀五畤，向西到达安定郡、北地郡。
征和元年春天正月，返回，驾临建章宫。
三月，赵王刘彭祖去世。
冬天十一月，征发三辅地区的骑兵大规模搜查上林苑，关闭长安城门进行搜索，十一天后才解除戒严。巫蛊之祸开始发生。
征和二年春天正月，丞相公孙贺被关进监狱而死。
夏天四月，大风刮坏房屋、吹折树木。
闰月，诸邑公主、阳石公主都因巫蛊之罪被处死。
夏天，驾临甘泉宫。
秋天七月，按道侯韩说、使者江充等人在太子宫中挖掘蛊物。壬午日，太子与皇后谋划斩杀江充，用符节征调军队与丞相刘屈氂在长安大战，死亡的有几万人。庚寅日，太子逃亡，皇后自杀。开始设置城门屯兵。将符节加上黄色的旄牛尾作为标志。御史大夫暴胜之、司直田仁因犯了放纵太子的罪，暴胜之自杀，田仁被斩首。
八月辛亥日，太子在湖县自杀。
癸亥日，发生地震。
九月，立赵敬肃王的儿子刘偃为平干王。
匈奴侵入上谷郡、五原郡，杀死和掳掠官吏和百姓。
征和三年春天正月，驾临雍县，到达安定郡、北地郡。匈奴侵入五原郡、酒泉郡，杀死了两名都尉。
三月，派遣贰师将军李广利率领七万人从五原郡出发，御史大夫商丘成率领二万人从西河郡出发，重合侯马通率领四万骑兵从酒泉郡出发。商丘成到达浚稽山与敌人交战，斩杀了很多敌人。马通到达天山，敌人退走，趁机招降了车师国。他们都领兵返回。李广利战败，投降了匈奴。
夏天五月，大赦天下。
六月，丞相刘屈氂被关进监狱并被斩首，他的妻子被斩首示众。
秋天，发生蝗灾。
九月，谋反的公孙勇、胡倩被发觉，都被处死。
征和四年春天正月，驾临东莱郡，靠近大海。
二月丁酉日，有两颗陨石落在雍县，响声传到四百里之外。
三月，汉武帝在巨定亲自耕田。返回后驾临泰山，增修封禅之礼。庚寅日，在明堂祭祀。癸巳日，在石闾山举行祭地仪式。
夏天六月，返回驾临甘泉宫。
秋天八月辛酉日是月底，出现日食。
后元元年春天正月，驾临甘泉宫，在泰畤祭祀天神，接着驾临安定郡。
昌邑王刘髆去世。
二月，汉武帝下诏说：“我在郊外祭祀上帝，巡视北边，看到一群鹤停留下来，因为我没有张网捕捉，没有捕获进献的东西。进献到泰畤祭祀时，吉光与神影同时出现。现大赦天下。”
夏天六月，御史大夫商丘成有罪，自杀。侍中仆射莽河罗与弟弟重合侯马通谋反，侍中驸马都尉金日磾、奉车都尉霍光、骑都尉上官桀讨伐他们。
秋天七月，发生地震，到处有泉水涌出。
后元二年春天正月，在甘泉宫接受诸侯王的朝见，赏赐给宗室成员。
二月，驾临盩厔县的五柞宫。乙丑日，立皇子刘弗陵为皇太子。丁卯日，汉武帝在五柞宫去世，灵柩被抬入未央宫前殿停放。
三月甲申日，埋葬在茂陵。