元鼎六年（前111年）冬十月，朝廷征调陇西、天水、安定三郡骑兵以及中尉、河南、河内三地步兵共十万人，派遣将军李息、郎中令徐自为征讨西羌，成功平定叛乱。

    汉武帝向东巡行，计划前往缑氏，行至左邑桐乡时，听闻南越已被攻破，遂将此地改名为闻喜县。

    次年（元封元年，前110年）春季，皇帝行至汲县新中乡时，收到南越叛臣吕嘉的首级，将该地改名为获嘉县。此时驰义侯的军队尚未南下，武帝便下令转而征讨西南夷，平定后设置南海、苍梧、郁林、合浦、交阯、九真、日南、珠崖、儋耳九郡；西南夷地区则设武都、牂柯、越巂、沈黎、文山五郡。

    同年秋，东越王馀善反叛，杀害汉朝将领官吏。武帝派遣横海将军韩说、中尉王温舒从会稽出兵，楼船将军杨仆从豫章出击；另派浮沮将军公孙贺出九原、匈河将军赵破奴出令居，两路深入匈奴境内二千余里未遇敌而返。随后分武威、酒泉之地增设张掖、敦煌二郡，迁徙百姓充实边疆。

    元封元年冬十月，武帝下诏："南越、东瓯已伏罪，但西蛮北夷仍未臣服。朕将巡视边疆，整顿军队，亲自统率十二部将军出征。"率军从云阳出发，经上郡、西河、五原，出长城，登单于台至朔方，陈兵十八万骑，旌旗绵延千里震慑匈奴。派使者警告单于："南越王头颅已悬挂在汉宫北阙。单于若敢战，天子将亲率大军迎战；若不能战，速来归降！何必躲在漠北苦寒之地？"匈奴震慑。回程时在桥山祭祀黄帝，返抵甘泉宫。

    东越人杀馀善投降。武帝下诏："东越地势险要且反复无常，为绝后患，迁其民众至江淮地区。"该地遂成空城。

    次年春，武帝登临嵩山祭祀，获异兽駮麃，见夏后启母石。次日登顶时，随行官员士卒皆三次高呼万岁。诏令扩建太室祠，禁止砍伐草木，设三百户专司祭祀。

    夏四月，武帝登泰山举行封禅大典，宣布改元"元封"，免除巡行所经地区赋税，赏赐老人布帛，赐天下百姓爵位一级，每百户赐牛酒。

    秋，彗星现于东井、三台星区，齐王刘闳去世。

    元封二年（前109年），武帝巡幸雍州祭祀五帝，四月再至泰山。亲临黄河瓠子决口处，命群臣负柴堵堤，作《瓠子之歌》，赦免沿途囚徒，赏赐孤寡老人。

    朝鲜王攻杀辽东都尉，武帝招募死囚征讨朝鲜。六月，甘泉宫发现九茎灵芝，被视为祥瑞，大赦天下并作《芝房之歌》。

    元封三年（前108年），平壤举办大型角抵戏，三百里内民众皆来观看。同年夏，朝鲜叛王右渠被斩首投降，设乐浪等四郡。杨仆因战损过多被贬为庶民，荀彘因争功被处死。

    元封四年（前107年），武帝北巡至代郡，河东大旱导致饥荒。因匈奴势衰，派使者劝降，但匈奴使者死于长安，边境再起战事，遣郭昌驻守朔方。

    元封五年（前106年）冬，汉武帝南巡到盛唐，遥望九嶷山祭祀虞舜。登临灊县天柱山，从寻阳乘船沿长江而下，亲自射杀江中蛟龙，将其捕获。船队绵延千里，抵达枞阳后登岸，创作《盛唐枞阳之歌》。随后北行至琅琊，沿海岸巡游，沿途祭祀名山大川。

    元封五年春三月，返回泰山，增筑封土。甲子日，在明堂祭祀汉高祖刘邦，配享天帝，并召见诸侯王和列侯，听取各郡国的财政汇报。

    夏四月，下诏说：“朕巡视荆州、扬州，协和江淮物产，感应大海之气，以合于泰山。上天显现祥瑞，故增修封禅。现赦免天下罪犯。巡行所经各县免除本年租赋，赐予鳏寡孤独者布帛，贫困者粮食。”之后返回甘泉宫，祭祀天神。

    同年，大司马大将军卫青去世。朝廷首次设置十三州刺史部，监察各州。因名臣武将多已凋零，武帝下诏：“欲建非凡功业，必用非凡人才。良马虽桀骜却能行千里，贤士虽负俗名却能建功。对放荡不羁之人，关键在于驾驭。现命各州郡考察官吏百姓中才能卓越者，可任将相或出使远国。”

    元封六年（前105年）冬，武帝巡幸回中。

    元封六年春，修建首山宫。

    三月，巡幸河东，祭祀后土神。下诏称：“朕祭祀首山时，田地现珍宝，甚至化为黄金；祭后土时，神光三次照耀。现赦免汾阴县死罪以下囚犯，赐天下贫民每人一匹布帛。”

    同年，益州、昆明地区叛乱，赦免长安逃亡者令其从军，派拔胡将军郭昌率军征讨。

    夏，京城百姓在上林苑平乐馆观看角抵戏。

    秋，大旱，蝗灾爆发。

    太初元年（前104年）冬十月，武帝巡幸泰山。

    十一月甲子朔旦冬至，在明堂祭祀上帝。

    乙酉日，柏梁台遭火灾。

    十二月，在高里山举行禅祭，祭祀后土。东至渤海，遥祭蓬莱仙山。次年春返回甘泉宫，听取财政汇报。

    二月，开始修建建章宫。

    夏五月，修订历法，以正月为岁首，崇尚黄色，以“五”为吉数，调整官制与音律。

    秋八月，派因杅将军公孙敖在塞外修筑受降城；巡幸安定郡，遣贰师将军李广利率天下罪犯西征大宛。

    同年，蝗群从东方飞至敦煌。

    太初二年（前103年）春正月戊申，丞相石庆去世。

    三月，武帝巡幸河东祭祀后土，下令全国欢宴五日，祭祀门户，规模等同腊祭。

    夏四月，下诏称：“朕祭祀介山与后土时皆有灵光显现，现赦免汾阴、安邑两地的死罪以下囚犯。”

    五月，征调官民马匹补充军需。

    秋，蝗灾复发。派浚稽将军赵破奴率两万骑兵出朔方击匈奴，全军覆没。

    冬十二月，御史大夫儿宽去世。

    太初三年（前102年）春正月，武帝东巡海上。

    夏四月，返回泰山封禅，禅祭石闾山。派光禄勋徐自为在五原塞外修筑城防，西北延伸至卢朐山，游击将军韩说率兵驻守；强弩都尉路博德修筑居延塞。

    秋，匈奴入侵定襄、云中，杀掠数千人，毁坏边防亭障；又攻入张掖、酒泉，杀死都尉。

    太初四年（前101年）春，贰师将军李广利斩杀大宛王，获汗血马，作《西极天马之歌》

    秋，兴建明光宫。

    冬，巡幸回中。迁弘农都尉驻守武关，征收关税供养守关官兵。

    天汉元年（前100年）春正月，巡幸甘泉宫祭祀天神。

    三月，巡幸河东祭祀后土。匈奴释放汉朝使者，遣使进贡。

    夏五月，大赦天下。

    秋，长安城门戒严搜捕罪犯，征发流放者屯守五原。

    天汉二年（前99年）春，武帝巡幸东海，返回时途经回中。

    夏五月，贰师将军李广利率三万骑兵出酒泉，于天山击败匈奴右贤王，斩首万余级；另派因杅将军出西河，骑都尉李陵率五千步兵出居延北击匈奴，斩首万余级，后兵败投降。

    秋，禁止民间在道路祭祀巫鬼，大举搜捕罪犯。渠黎等六国遣使进贡。

    同年，泰山、琅琊盗贼徐勃等据山攻城，阻断交通。武帝派绣衣使者暴胜之持斧督捕，刺史、郡守以下官员因失职被处死。

    冬十一月，诏令关隘严查豪强勾结东方盗贼。

    天汉三年（前98年）春二月，御史大夫王卿畏罪自杀。首次实行酒类专卖。

    三月，武帝再至泰山封禅，返程时祭祀常山，埋藏玄玉。

    夏四月，大赦天下，免除巡行所经地区田租。

    秋，匈奴入侵雁门，太守因怯战被处死。

    天汉四年（前97年）春正月，武帝在甘泉宫接见诸侯王，征发全国七类罪犯及勇士，令李广利率六万骑兵、七万步兵出朔方，公孙敖率三万步骑出雁门，韩说率三万步兵出五原，路博德率万余步兵接应。李广利与匈奴单于在余吾水连日交战，公孙敖战败，各路汉军撤退。

    夏四月，立皇子刘髆为昌邑王。

    秋九月，允许死罪者缴纳五十万钱减刑一等。

    太始元年（前96年）春正月，因杅将军公孙敖因罪被腰斩。迁徙郡国豪强至茂陵、云陵。

    夏六月，大赦天下。

    太始二年（前95年）春正月，武帝巡幸回中。

    三月，下诏：“以往朕祭祀上帝，西登陇山获白麟，渥洼水出天马，泰山现黄金，皆为祥瑞。现改铸黄金为麟趾、马蹄形，以应吉兆。”以此赐予诸侯王。

    秋，大旱。九月，允许死囚缴纳五十万钱免死。

    同年，御史大夫杜周去世。

    太始三年（前94年）春正月，武帝在甘泉宫宴请外国使节。

    二月，下令全国欢宴五日。巡幸东海，捕获赤雁，作《朱雁之歌》；登临琅琊成山祭日，至之罘山浮海，群山似呼“万岁”。

    冬，赐巡行所经每户五千钱，鳏寡孤独者每人一匹布帛。

    太始四年（前93年）春三月，武帝再至泰山封禅，壬午日于明堂祭祀高祖配享上帝，癸未日祭祀景帝，甲申日增修封土，丙戌日禅祭石闾山。

    夏四月，巡幸不其县，在交门宫祭祀神灵，仿佛有人影向坐礼拜，遂作《交门之歌》

    夏五月，返回建章宫设宴，大赦天下。

    秋七月，赵地有蛇从城外入城，与城中蛇群在孝文庙下争斗，城中蛇全数死亡。

    冬十月甲寅晦日，发生日食。

    十二月，巡幸雍州祭祀五帝，西至安定、北地。

    征和元年（前92年）春正月，武帝返回建章宫。

    三月，赵王刘彭祖去世。

    冬十一月，调三辅骑兵大举搜查上林苑，封闭长安城门十一日，“巫蛊之祸”爆发。

    征和二年（前91年）春正月，丞相公孙贺下狱而死。

    夏四月，狂风毁屋折木。

    闰月，诸邑公主、阳石公主因巫蛊罪被处死。

    夏，武帝巡幸甘泉宫。

    秋七月，按道侯韩说、使者江充在太子宫掘蛊。壬午日，太子刘据与皇后卫子夫合谋斩杀江充，持节发兵与丞相刘屈氂在长安激战，死者数万。庚寅日，太子逃亡，卫皇后自杀。朝廷首次在城门驻军，更改符节加黄旄。御史大夫暴胜之、司直田仁因失职，暴胜之自杀，田仁被腰斩。

    八月辛亥日，太子在湖县自杀。

    癸亥日，发生地震。

    九月，立赵敬肃王之子刘偃为平干王。匈奴入侵上谷、五原，杀掠官吏百姓。

    征和三年（前90年）春正月，武帝巡幸雍州，至安定、北地。匈奴入侵五原、酒泉，杀死两郡都尉。

    三月，派李广利率七万军出五原，商丘成率二万军出西河，马通率四万骑兵出酒泉。商丘成在浚稽山斩敌甚多；马通至天山，匈奴退走，降服车师；李广利战败投降匈奴。

    夏五月，大赦天下。

    六月，丞相刘屈氂被腰斩，其妻枭首示众。

    秋，蝗灾爆发。

    九月，反叛者公孙勇、胡倩被诛。

    征和四年（前89年）春正月，武帝巡幸东莱，亲临大海。

    二月丁酉日，雍州坠落两块陨石，声响传四百里。

    三月，武帝在巨定亲耕，返回泰山封禅，庚寅日于明堂祭祀，癸巳日禅祭石闾山。

    夏六月，返回甘泉宫。

    秋八月辛酉晦日，发生日食。

    后元元年（前88年）春正月，武帝巡幸甘泉宫祭祀天神，后至安定。

    二月，下诏称：“朕祭祀上帝，巡行北疆，见群鹤栖止而未张网捕获。现荐享泰畤时天现祥光，赦免天下。”

    夏六月，御史大夫商丘成有罪自杀。侍中仆射莽何罗与弟重合侯马通谋反，被金日磾、霍光、上官桀诛杀。

    秋七月，多地地震，泉水涌出。

    后元二年（前87年）春正月，武帝在甘泉宫接见诸侯王，赏赐宗室。

    二月，巡幸盩厔五柞宫。乙丑日，立幼子刘弗陵为皇太子。丁卯日，武帝驾崩于五柞宫，灵柩停放未央宫前殿。

    三月甲申日，葬于茂陵。