晚年的武帝还算清醒，受到很多假的东西欺骗后，逐渐有所醒悟。在公元前89年，他最后一次巡游时，在山东的海边等了十几天也没有见到神仙的影子。失望地往回走时，经过钜定县（今山东广饶县北）时，看到在地里忙春耕的农民，甚是感动，竟亲自到地里去和农民一块耕作。在路过泰山时，他在泰山的明堂向天神和大臣们检讨自己的过错。时间不长，他应大臣的请求，将所有的方士都赶走了。后来，武帝又下了罪己诏。此后，武帝采取了一系列有效措施，如与民休息，任用有为的大臣。两年之后，政治和经济都有了较大的改善，汉朝又恢复了活力。这为武帝的儿子昭帝和曾孙宣帝时期的“昭宣中兴”奠定了基础。
公元前87年，武帝病重，在立了刘弗陵为太子，任命了几个辅佐大臣后，第二天便命归西去。汉武帝的陵墓叫做茂陵，在现在西安附近。
李广
李广（约前181年~前119年），陇西成纪（今甘肃平凉市静宁县）人。李广是秦将李信的后裔，世代父子相传习射。公元前166年，“以良家子从军击胡”。由于对匈奴作战勇敢有功，被汉文帝任为武骑常侍。及景帝时，随周亚夫平定七国之乱，立下军功，历任上郡、陇西、北地、雁门、代郡、云中等郡太守。在汉武帝组织的大规模反击匈奴的战争中，他白发请战，杀敌报国。自“结发与匈奴大小七十余战”，“皆以力战为名”，匈奴称他为“汉之飞将军”。李广一生，“禄不及爵邑，官不过九卿”。最后以62岁的高龄出征，因“迷路迟到”获罪，引刀自刭。这位一生戎马、威震敌胆的老将军受到后人的广泛赞扬、同情和怀念。
将门之子
李广早在十四五岁时，箭法已经练得百发百中。他的父亲又系统地教他学习兵法。李广因此又迷上了兵书，孜孜不倦苦读不息。公元前166年，匈奴大举进犯汉朝，杀到了泾水上游。在朝那、萧关（今宁夏、甘肃一带）打败汉军，距离西汉都城长安已经不远。汉文帝紧急动员全国的军事力量，调集战车千辆，集结10万军队，开赴前线保卫京城。文帝还准备御驾亲征上前线指挥这场战争。由于母亲皇太后的阻止，他才任命大将军去挂帅出征。
匈奴这次侵犯，所到之处大肆烧杀抢掠，战火硝烟已经烧到了李广的家乡。当李广看到汉文帝的募兵诏令，热血沸腾，毅然报名参军保家卫国。
李广入伍以后，在战斗中表现得勇敢顽强。有一次，匈奴大队人马冲击汉军的阵地，年轻的新战士李广埋伏在前沿。当敌人逼近时，李广连发数箭，射死了匈奴的指挥官和冲锋在前的敌兵，匈奴部队的锐气很快被挫伤。汉军发起反击，冲得匈奴军阵脚大乱，取得了战斗的胜利。
参加指挥这次战役的一位将军回到长安后，在向汉文帝汇报战况时，对李广赞不绝口。汉文帝听说他是名将的后代，箭法又娴熟，顿生爱意，便把他召到长安，破格提拔他为宫廷中郎。李广这么年轻，就当上了皇帝的侍卫武官，是很荣耀很幸运的。但李广的心却在战场上，他对整天守护宫廷感到憋闷，只有在陪皇上打猎时，他才感到惬意。
李广随汉文帝多次到长安郊外打猎。有一次，汉文帝为了追逐一只野兔，纵马驰骋，突然从密林中蹿出一头金钱豹，朝他凶猛地扑过来。汉文帝吓得魂不附体，马也受惊乱蹦乱跳起来，汉文帝几乎掉下马来。这时，距皇帝几十步远的扈从武士，见状也惊惶失措起来，不知如何解救为好。这时只听李广高呼：“皇上莫要惊慌，看我的！”说时迟，那时快，李广贴弓搭箭，箭不虚发，正中那豹子的前胸。受伤的野兽仿佛更加凶猛暴怒，直朝飞身下马跑在最前面的李广扑来。李广纵身一跃，那豹子就扑了个空。李广回身揪住豹子的脑瓜皮，抡起铁拳挥舞不停，不大一会儿的功夫，那豹子口吐鲜血，瘫在地上再也动弹不得了。
汉文帝被众武士救了起来，惊魂初定，李广打豹的场面简直让他目瞪口呆了。只听他连连赞叹：“李广奇人哉，勇士也！”从此，他对李广更加信任和器重。文帝曾无限感慨地对李广说：“可惜你生不逢时，你若是生在高帝（刘邦）打天下的年代，取万户侯的封赏，何足道哉！”
威名远扬
平定七国之乱以后，李广被任命为上谷太守。上谷郡在今河北中部及西北部一带。这一带是燕山和长城的冲要，正是当年匈奴进犯最频繁的地方。朝廷曾派典属国（主管外事的部门）官员公孙昆邪到上谷郡视察战事，他对李广的工作非常满意，同时也深为他的安全担心。回到朝廷向景帝汇报时，他流着眼泪说：“李广这个人真称得上是举世无双的将领。他几乎每天都要和匈奴交战。这个人依仗自己武艺高强，作战极其勇敢。但我真担心这样一位难得的将才，会在偶然失利的情况下丧生。如果失掉他，那就太可惜了！”
由于北方边境战事的需要，李广一直驻守在前线。他历任上郡、陇西、北地、雁门、代郡、云中等诸郡太守，这些地方都是匈奴骑兵经常出没和寇掠的地方。可是，自李广镇守以来，这一带却很安宁。
汉景帝中和六年（前144年），匈奴大举进犯，袭击上郡，汉军战死2000余人。景帝派自己宠幸的太监到前线慰问上郡太守李广和全体官兵。
有一次，李广带兵出战不在行营。这位太监一时兴起，也带领几十名骑兵出了军营。他一看广阔的草原一点儿动静都没有，就纵马飞奔起来，不料，3个匈奴人与他们相遇了。双方立即进入了战斗状态，匈奴人的箭法好得很，射死射伤了大部分汉兵，带兵的太监也受了伤。在兵士们的护卫下，狼狈而逃。当他们逃回汉军大营后，向李广述说了战斗的经过。李广说：“你们遇上了匈奴射雕的人。”李广为了给他们报仇，点了百余骑汉兵出营，追击那3个匈奴人。追上后，李广令士兵左右散开，亲自与匈奴对射。片刻之时，射死2个，活捉1个。士兵将活捉的捆绑起来，拴在马上，带回营中。
李广一行没走多远，便遇到了数千匈奴骑兵。匈奴以为这支小分队是引诱他们深入埋伏圈的骑兵，因此，不敢追杀，而是迅速地爬上一个山头，布好阵地，相机行动。
李广手下的士兵一见黑压压的大片敌人，又占据着有利的地形，知道自己是寡不敌众，十分恐惧，都想尽快疾驰回营，脱离危险。李广说：“我们离开军营已经有数十里地了，现在如果脱离敌人往回跑，匈奴追射过来我们马上就会全被歼灭。可是，如果我们不走，匈奴必以为我们是埋伏大军的诱骑，这样，他们就不敢来袭击我们了。”
李广胆大心细智勇双全，在士兵中有很高的威信。士兵对他的分析心服口服，没有一个再想逃命了，都镇定地听从李广指挥。李广斩钉截铁地说：“继续前进！”到了离大队敌人只有2里远的地方，汉兵才停止前进。李广又发出命令：“下马卸鞍！”士兵们一听又急了：“万一敌人打过来，我们不就得死吗？”李广耐心地对士兵说：“匈奴兵多，距离又近，如果有个紧急情况就是我们人不下马、马不卸鞍也是没用的。现在我们解鞍放马以示不走，用不走来迷惑匈奴，引起胡骑的猜疑，才能使我们免遭袭击。”士兵们对他的指挥从不怀疑，听了他的话，也就胆大起来了，百骑之兵四散休息若无其事。
匈奴将领见汉兵从容不迫的样子疑惑不解，于是派一名身骑白马的军官带一小队匈奴兵到汉兵停留的地方进行侦察。李广发现这股敌人靠近了他们，便带十几个士兵迎战。李广只一箭就射死了那个“白马将军”，吓得其余的匈奴兵掉头逃跑，汉兵也没再追击。匈奴将领得知汉兵并不怯战，认为这股诱骑离大部队一定不远，因此不敢轻举妄动。
一直到傍晚，匈奴将领才下令撤军回营。汉兵探知敌人已经走远了，才悄悄地结鞍上马，李广带领士兵安全地返回大营。李广凭着自己的智慧和胆量，与数十倍于己的敌人周旋了一天。在这场心理战中，李广的惑敌之计，使匈奴难辨虚实，疑神疑鬼，终不敢与汉军开战交手。李广在身临极度危险之境，大摆“空城计”，牵制敌人，保存了自己。
李广有胆有谋，善于近战。凡与敌相遇他喜欢近处猛攻，以勇制敌。他与敌交战，非到数十步之内，决不滥发一箭。不射则已，射则必中，箭无虚发。凡是他驻守过的地方，匈奴无不为之胆寒，李广声威远扬。
汉景帝死后，汉武帝即位。朝廷重臣无不向他推荐李广，希望皇帝重用。武帝把李广从边关调到京城，委任未央宫卫尉。与李广同时受命的程不识也是一员守边名将，他被任命为长乐宫卫尉。
程、李二将军都曾在景帝时担任边郡太守，掌握一方军队。但是当时的人参军当兵都愿意投李广的部队，并甘心情愿地为他拼命，而以做程不识的部下而苦恼。至于匈奴，对于李广和程不识，就更畏惧李广的勇猛和计谋了。公元前128年，匈奴2万骑兵侵犯汉朝边境，杀死辽西太守。向西又骚扰渔阳、雁门一带，杀死军民3000多人，击败汉将军韩安国，掳去大量的边民和畜产。这时，汉武帝便派李广任右北平太守。
李广驻守右北平以后，匈奴人便收敛得多了。因为他们知道李广的厉害，尤其佩服李广出兵的神速。李广对骚扰之敌从不慢慢纠缠，而是常常打他们个措手不及，使之处于无计可施的局面。匈奴都称李广为“汉之飞将军”。
李广在驻守右北平期间，保卫了边境的安宁。自己若有空闲，便经常出去打猎。有一次，他夜晚打猎回来，远远地看到草丛中有一只猛虎蹲在地上向他凶视。他立即弯弓搭射奋力向老虎射去，一箭中的。随从跑过去一看，原来是一块巨石。次日天明发现，因用力过猛，箭头深深射进石头里，拔都拔不出来了。这个故事唐朝诗人卢纶有诗赞道：林暗草惊风，将军夜引弓。平明寻白羽，没在石棱中。
终不封侯
“马邑之谋”发生后，汉朝和匈奴的关系彻底决裂，只有兵戎相见了。四年后，经过充分准备，汉武帝派四路大军出击匈奴。
卫青作为车骑将军出上谷；李广以骁骑将军出雁门（关名，在今山西代县西北）；骑将军公孙敖出代郡；轻车将军公孙贺出云中（今内蒙古托克托），各路率1万骑兵出击匈奴。
李广因为名声大，匈奴都怕他，所以设重兵埋伏。李广军虽英勇善战，终因寡不敌众被匈奴破败。匈奴首领单于一向钦佩李广的为人和胆略，便想收降他，遂令部众一定要活捉李广不准伤害。李广因为生病、负伤，未得逃脱，便被匈奴俘获。
匈奴兵抓到李广后，就把他放在了两匹马中间装上的绳编的网络（犹如吊床）里。几个匈奴兵高兴得不得了，以为把李广押送到单于的大帐，就能领到可观的赏赐。李广也确实因为厮杀突围，伤势很重，呈现出奄奄一息的样子。
尽管李广身陷敌手，但头脑仍然很清醒。他躺在大网上，密切关注周围的动静，思索着脱身之计。大约走出十几里路，他发现一个全副武装的匈奴人骑着一匹高头大马，从他的旁边走过。他以神奇般的暴发力，纵身一跃，腾空而起，准确地跳到那匹马上，迅疾夺过弓箭。随后将那个匈奴人推下马，扬鞭催马一溜烟似的向南飞奔。押送他的匈奴兵，一时被这惊奇的场面吓得目瞪口呆。待他们的神经反应过来的时候，又是喊叫，又是放箭。李广虽然浑身是伤，但是骑马射箭的功夫还是不含糊的，转身一箭，就射倒了追在最前头的匈奴兵。他连发几箭，射中数人，就定住了匈奴兵，把他们远远地甩开了。李广就这样逃脱出虎口，进了雁门关。回到朝廷后，武帝下令把他交给执法官审问。按照当时的法律，李广的兵力损失惨重，又被俘虏过，应判杀头死罪。但有规定只要缴纳一定数量的赎金，就可免去斩刑。李广虽侥幸存活下来，但被消除官爵，降为平民。
自“马邑之谋”后长达十余年的抗击匈奴战争中，诸将领多因斩首和掳获敌人的数量符合封侯的规格得到封侯的赏赐。李广却始终不得封侯。
李广的堂弟李蔡，汉文帝时和李广一同共事，汉景帝时也不过是个俸禄二千石的官。到汉武帝时，以轻车将军（杂牌将军）随从大将军卫青攻击匈奴右贤王。一次战争下来，就因功封为乐安侯。元狩二年，公孙弘死，李蔡就出任丞相了。
李广的名声远远超出李蔡，而且参战的次数多，每战都打得很艰苦，但他却得不到爵位和封邑，官职长期在九卿之列，处于三公和封侯的下面。李广深感不平，他与军中以占卜出名的王朔经常私下交谈，他说：“自武帝出击匈奴，我李广哪一次没有参加？各部队校尉级军官，能力不如中等的都有数十人封侯。我李广不算落后的人吧，为什么连尺寸之功都没有，是什么原因呢？”王朔反问道：“将军请回顾一下，您一生中是否做过感到遗憾的事情？”李广说：“我过去在陇西当太守时，羌人造反，我诱而降之，答应投降后一概不杀，可是800多人投降后，在同一天竟把他们全杀光了。就这么一件事心里有愧。”王朔说：“再没有比杀降更大的罪过了。这就是你的报应，所以至今不得封侯。”在古代，很多人都相信这一套，唐朝诗人王维在诗中说：“卫青不败由天幸，李广无功缘数奇。”意思是说李广点背，命运不好。
引刀自刭
元狩四年（前119年），汉武帝又一次发动大规模军事进攻，准备彻底击败匈奴。他派卫青出定襄，霍去病出代郡，深入漠北作战。李广并未派在出征将领之列。但他壮心不已，自请出征。武帝见他年事已高，初不应允，经李广再三恳求，才勉强同意。派他为前将军，归大将军卫青统辖。
卫青因为在出征前，暗中得到过武帝的警告。皇帝认为他是一个背时的人，恐怕老天不会让他如愿以偿。如果派他当先锋能否取胜，不可预料。再说，他的救命恩人公孙敖也在军中。公孙敖已经3次随从卫青出击匈奴，配合得很好，卫青给他请过功，曾封合骑侯。后来在随霍去病攻打匈奴时，因行动迟缓，没有按命令与主帅会合，按军法处斩，赎为庶人，削去侯爵。卫青为了让自己的好友公孙敖立功封侯，便决定把他留在自己的身边，让他去打单于，以便建功立业。
李广是前将军，属于先头部队，却不让他主攻，心中十分恼怒。但是军令不可违，只好充作东路军配合主攻。部队行进中，由于没有向导，有时不免迷失道路。会师时，李广落在了大将军的后面，没能与卫青按作战计划合击匈奴，坐失战机。可是，卫青孤军作战打得也很好，大获全胜，凯旋而归。
在班师回朝的路上，卫青就追究了李广和赵食其的责任，命令他的长史（秘书长）调查他们迷路迟到的原因和情况，查勘他们的行军文书记录。调查清楚后准备向皇帝报告，给他们处罚。
李广对长史说：“我手下的校尉都没有什么过失，迷路误期的责任全由我一人承担。回去以后我将亲自到你们军府接受审讯。”李广回到自己的幕府后对部下说：“我20岁起就与匈奴交战，大小战斗经历70余次。这次有幸随大将军出战单于，大将军又令我迂回远行。行军又却迷失了方向，这难道不是天意吗？我今60多岁了，总不能还去和那些刀笔吏打官司呀！”说完则抽刀自杀。