参见对匈奴战争
汉武帝对外采取软硬兼施的手段，一方面自前133年马邑之战起结束高祖以来对匈奴的和亲政策，开始对匈奴正式宣战，先后派李广、卫青、霍去病征伐，解除了匈奴威胁，扩张了西域版图，将匈奴列于被动称臣的局面，保障了北方经济文化的发展，同时消灭了南方的夜郎、南越政权，在西南先后建立了七个郡，最南端超过今天越南胡志明，这也使得今天的两广地区自秦朝后重归中国版图；同时他派张骞出使西域，打通了著名的丝绸之路，进一步加强了对西域的统治，并发展了中西经济文化的交流。在东北方，他派兵灭卫氏朝鲜（今朝鲜北部），置为乐浪、玄菟、临屯、真番四郡，汉帝国的版图至此基本成形。
汉武帝晚期由于连年对匈奴和西域用兵，并由于举行封禅，祀神求仙，挥霍无度，加以徭役加重，捐税增高，致使农民大量破产流亡。天汉二年（前99年），齐、楚、燕、赵和南阳等地均爆发了不同规模的农民起义。知天命的汉武帝亦感到自己晚年政治决策的失误带来的恶果，安抚流民的同时遂在轮台颁下《轮台罪己诏》“朕即位以来，所为狂悖，使天下愁苦，不可追悔。自今事有伤害百姓，糜费天下者，悉罢之！”以表示承认自己的错误。天下也因此又逐渐归于和谐。为昭宣中兴的盛世奠定了基础。
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