元狩四年（前118）春，武帝乃复议兴师北征，遣大将军卫青、骠骑将军霍去病，各率骑兵五万，击出匈奴。郎中令李广自请效力。武帝嫌他年老不愿让他去。经李广再固请，才勉强同意他为前将军，令与左将军公孙贺、右将军赵食其，后将军曹襄，尽归大将军卫青节制。引着大军出发定襄，沿途拿讯胡人，访问单于现在的下落。胡人说单于现居东方。卫青派人报告武帝，武帝诏令霍去病独出代郡，自当一面，霍去病便与卫青分军，引着校尉李敢等麾兵自去。这次汉军出塞与前数次不同，除卫、霍各领兵十万外，尚有步兵数十万，随后继进。公私马匹计十四万匹，真是倾国远征，志在平虏。当有匈奴侦骑飞报，伊雅斜单于，却也惊慌，忙即准备迎敌。赵信与单于策划，请将辎重远徙漠北，严兵戒备以逸待劳单于称为妙计，始言施行。卫青进兵并不见有大敌，乃接连几次派出探马，四出侦伺，忽闻单于移居漠北，便想驱军深入直捣虏等，暗思武帝密嘱，不宜让李广当锋。乃命李广与赵食其合兵东行限期相会，李广愿当先杀敌，虽死不恨，卫青未便明言，只是摇头不答。李广愤然趋出怏怏起程，赵食其却不加可否，也一同去讫，走了好几百里始遇匈奴大营。当下扎住营盘，用武刚车四面环住。便遣精骑五千前去挑战，李广与赵食其带着大队人马即安顿营中。匈奴亦出万骑接仗，时已暮，大风忽起，走石飞砂，两军虽然对阵，却不能相见，霎时大将军卫青领着大军也赶到。观察到了这种情况后，他便乘势抬麾大队人马，分作两案翼，左右并进包围匈奴。伊雅斜单于尚在营中，听得外面喊杀声连天，势甚汹汹，一时心虚思避，即潜率劲骑数百突出帐后，自乘六骡往西北方向进军。此外胡兵仍在与汉兵力战，两下里杀到半夜，彼此俱有伤亡。汉军左校捕得单于亲卒问明，方知单于在天未黄昏时即已跑了，当即回报卫青。卫青急发轻骑追赶已是不及。天明胡兵四散。卫青自率大军继进，急驰二百里，才接到前骑归报，单于远去。惟窦颜山有赵信城贮有积谷。卫青乃至赵信城中，正好接济兵马饱餐一顿。这赵信城本居赵信，因与为名。住了一日卫青下令班师，索性放起火来烧掉城去。还至漠南方见李广，赵食其到来。卫青责备两将迟到要论罪，食其未敢抗诉，独李广气得死不发一言，卫青摧促命令李广对簿，即回答是什么理由不及发兵，李广气愤地说：“岂非天命乞怜求生，拔出佩刀一杀倒地。
霍去病出塞二千余里，与匈奴左贤王相遇，交战数次，统得胜仗。擒住顿头王韩王等三人及虏将官等八十三人，左贤王逃去。乃班师回朝，武帝大悦，复增封霍去病食邑五千八百户，李敢亦加封关内侯食邑二百户，卫青功不及霍去病未得益封。惟特置大司马官职令卫青、霍去病二人兼任，赵食其失道当斩贬为庶人。
从此，骠骑将军霍去病的声威已是超群之高了。他所受的禄秩与大将军卫青相比都是相等的了。然而卫青也觉得自己的主宠应该退下来了。就是上下的大臣们亦彻冷淡了卫青，去纵事那霍去病的人多了。
可惜天不假年，次年即元狩五年（公元前117年）霍去病便得病去世。享年才23岁。
张骞再使西域
却说匈奴西偏有一乌孙国，向来为匈奴的奴役国。他近年来，匈奴与汉连续交战，无暇西顾。特别是匈奴最近又遭到汉军卫霍两将军的严厉打击，他的势力就更不如以前去了。不光是乌孙国对匈奴产生了贰样的看法，就是西域诸国前世大多数奉匈奴为主至此也皆解体各有异心了。
汉武帝探得此事，便又产生了复通西域的思想。于是又启用张骞为中郎将，今他西行。张骞对武帝说：“陛下要遣臣西行最好是先结乌孙，我们要诚恳地厚贿乌孙王，使他把前浑邪王的故地划给我们居住，从而断了匈奴的右臂还将会使乌孙以西的大厦等国闻风归命，尽为我汉朝的外臣了。武帝专好虚名，他说只要是西域各国夷人能够向我们汉朝称臣，无论子女玉帛都舍得。于是将许多玉帛钱财往乌孙国。乌孙王昆莫出来接见，由张骞传达武帝的情意，赐给各物。昆莫却仍然坐着并不拜命，张骞不禁怀惭，便向莫昆说道：“天子赐王厚仪，王为什么不拜受。”昆莫才起身离座拜了两拜。张骞再进词说：“王肯归付汉朝，汉当遣嫁公主为王夫人结为兄弟同拒匈奴岂不甚善！”昆莫听了踌躇未决，乃留张骞暂居帐中，自召部众商议可否，部众素未知汉朝强弱，且恐与汉联和亦令匈奴生忿更多会召来寇患。因数日议无定论，张骞留住多日，并未得昆莫确报乃分遣副使，去往大宛、康居、月氐、大厦等国。传达汉朝威德。各副使去了许久尚未见复命，那乌孙国却要遣张骞归国，特派使人相送并遣良马数十匹作为酬仪。张骞同番使一同入朝番，使见了汉武帝却还致敬尽礼。乌孙所赠的良马格外雄壮，武帝见了不觉喜欢。遂很优待番使，特拜张骞为大行，可惜张骞过了年余竟致病逝。又阅一年才由张骞所遣的副使陆续还都。西域各国，也各派使人随来，于是西域始与汉朝交通，汉朝复再三遣使西出宣抚各国。但各国只知汉朝博望侯张骞，不知他人。各使亦说明张骞已死，他们是由张骞派往的。后人因盛传张骞凿空，即开凿的孔道的意思。至此西域有数十国，以前多附属匈奴，今全已汉与交通了。消息传到匈奴，匈奴人屡次发兵邀截无益。汉乃复就酒泉，武威两郡外，增置了张掖，敦煌二郡，派吏设戌严备匈奴。
西南夷归附，羌敌败
元鼎三年（前114），南越王赵时是赵伦的后代孙，曾遣太子婴齐入都宿卫。住数年，婴齐常与灞陵人，安国少季私相往来。当时有邯郸人樛氏女子留禹都中，却一见倾情，得娶樛女成亲。未几生下一男取名为兴，不久胡死，婴齐当即嗣位，樛女得为王后，兴为太子。武帝也依仪。那婴齐，自与樛女整日淫乐，竟致中年毙命。太子兴继立为王。奉母樛氏为王太后。偏武帝得了此信，又要招他母子一同入朝。在朝期间，由武帝以教育了一番，视其母子对汉朝尚有些感情。于是选择了几个使臣，护送赵兴母子回南越。查得安国少季曾与樛太后相识，也令一同前往。后来汉朝遣使入南越。南越王赵兴母樛太后热忱款待。汉使回到朝廷将情况反映后，武帝还对其进行了表扬。
却说南越相吕嘉见安国，少季与樛太后重续旧欢，很是不服，樛太后已看出吕嘉的意思，使在一次宴酒后，见嘉起身欲走，也即离坐取矛刺嘉。还是南越王兴，慌忙起阻太后，嘉回到府中，便思发难，转思王赵并无反意，倒也不忍起事。又过数月，闻得汉廷特派济北相韩千秋，与樛太后弟樛乐率兵二千人也入边疆。吕嘉乃赶紧召其弟计议：“汉兵远来必是淫后串同汉使召兵入境来灭我家。我兄弟不就束手就擒么？”嘉弟系武夫，一听此言当然大忿便劝嘉速行大事。与弟别兵入宫，宫中未曾防备，立被突入，樛太后与安国少季并坐私谈，急切无从逃避，由嘉兄弟持刀过来一刀一个劈死了事。再去搜寻王兴，如何得免也遭杀害，嘉索性往攻使馆杀汉使。可怜终军魏臣等同时殉难。嘉紧接着下令国中道：“王年尚少，太后系中国人与汉使淫乱，不顾赵氏社稷故游举兵除奸，另立嗣主，保我宗祧。”国人无人异议嘉乃迎入婴齐长子，求阳侯，赵建德为王。自己仍为相国，且遣人通知苍吾王赵光，苍吾为南越大郡，光与嘉素有感谊，当然复书赞成，于是嘉一意御汉专待韩千秋到来。汉令边境吏卒开道供食，诱令深入，韩千秋使气请愿南来，一入越境，即与樛乐并力，一齐进兵，攻破好几处城池。忽见南越士卒殷勤接待，畅通无阻。谁知行近南越都城了，突见越兵四边杀到，千秋只有两千人前后无救同归于尽，无一生还。
元鼎四年（前113）吕嘉杀尽汉兵，他自己知道大错，于是写一篇检讨书并将被害汉使的符节加封在一起，派人送往汉地边吏手上，由边吏直奏朝廷。武帝闻奏大怒，立即颁诏发配罪人从军，且还调集舟师十万会讨南越。命卫尉路博德为伏波将军，出桂阳，下湟水，主爵都尉杨仆为楼船将军，出豫章，下横浦，故归义越侯两人，同出零陵。一名严，为龙船将军，一名甲，为下濑将军。又调越人驰义侯遗带领巴蜀罪人发夜郎兵下牂河江，同至番禺会齐。番禺就是南越郡城。北有寻陿，石门诸险，都被杨仆捣破，直进番禺。路博德部下多罪人，沿途逃散，只有千余人。至石门与杨仆相会，两军同路并进，到番禺城下，杨仆攻南，博德攻西北。杨仆想夺首功，麾着众奋力猛扑。那城相吕嘉，督兵死守坚拒不还。博德却从容不迫，但在西北角上，虚设旗鼓，遥张声势，一面遣人谢书入城，劝令出降。城中已是垂危，又闻博德立营西北，将要夹攻，急得守将仓惶失措，纷纷缒城夜出，奔降博德。博德好言抚慰。并各赐印绶，令他们还城相召。这时杨仆攻城不下，焦急异常，督令部兵放火烧城，东南一带烟焰冲宵，西北军民都魂飞天外，闻得出降免死并有封赏的消息，自然踊跃出城争向博德处投降。
那南越相吕嘉和南越王建德乘夜逃跑了。杨仆破城直入，路博德早进西北门安坐府中。过了两日，越司马苏弘捕到建德；南越郎都稽捕到了吕嘉。经博德讯验属实立命斩首，当即飞章奏捷。保举苏弘为海常侯。都稽为临蔡侯。且奏章中亦备述杨仆功劳。杨仆其实也知道博德善抚降人，以夷制夷智略高一筹。也觉得自己惭愧就是了。这时戈船下濑将军及驰义侯所发夜郎兵尚未赶到，南越已平定了，就是苍吾王赵光，闻风胆落，也只好慌忙投诚，后来得封为随挑侯。
东越王余善，尝拟从征南越，上书自效，当即发兵八千人，愿符楼船将军节制，楼船将军杨仆，到了番禺并未见余善兵到，只好致书诘问。他的回答是，海中遇风阻止不能前进。等到杨仆打下番禺，才听降兵说余善是阳持两端。所以决定继续攻打，并上书请示朝廷，武帝因士卒过劳想令罢兵改为守防余善。但那东越王余善竟拒绝汉朝自称起皇帝来了。武帝又接报后立即下令杨仆出兵，与横海将军韩说等分道入东越境，继续加讨。这时余善又据险防守。相持了数月后，由故越建成侯敖及繇王，居股合谋杀死了余善，率众出降。至此两越俱亡。
在西南中国边界只到得巴蜀（成都），越过此线便是西南夷了。那里的万山丛中散居这数不清的野蛮部落，他们各有酋长或国王。其中有八个国更大，即：僰国（四川宜宾），夜郎（贵州关岭）、且兰（贵州福泉）、滇国（云南晋宁）、邛城（四川西昌）、笮都（四川汉源）、冉駀（四川松潘）、白马（甘肃西和）。
早在建元六年（前135）年，汉武帝派兵援助南越对抗闽越时就有一位远征将军叫做唐蒙的，他在南越王国就发现有蜀郡的“枸杞酱”。听当地人说是从洋河江运来的（今贵州红水河上游向东南流入西江）。唐蒙便推测从蜀郡到洋河江一定有路可通，要是出奇兵从背后攻击南越王国，不是神兵从天降么？武帝于是命唐蒙从四川合江出发，先到得夜郎国，再向东进，终于发现了通洋河江的路。在夜郎国，其国王根本不知道有中国这么一回事，他问唐蒙：“中国跟夜郎国相比谁大？”所以后来有“夜郎自大”这个词语。唐蒙回到巴蜀发遣民工开凿道历时几年终于完工，武帝于元鼎六年（前111年）调发西夷各国兵马，征发西南夷各国，在大势压境、力不可驱的情况下，西南夷各国，才全部归附。
同时有先零差人，阴通匈奴合众十余万寇掠令居，安故等县进围抱罕。武帝取李息为将军同郎中令徐自为率兵十万，击散诸羌。特设护羌校尉一职就地镇治，总算荡平。羌民族散居中国西部边界内外及黄河渭水上游分为千百以上的大小部落，与汉名族是两个血统和两种文化的民族，与游牧为主，跟匈奴人非常接近，跟务农的汉民族格格不入。但羌民族比较匈奴人落后，从来不知道团结互助，只知互相仇杀，所以始终不能集结象匈奴人那样大的力量，更谈不上建立国家组织。然而与日俱增的官员们贪暴，汉羌人纠纷使官员接受贿赂偏袒汉人，导致羌人认为只有杀死汉官才能居安，于是抗暴行动就不可避免了。
讨伐朝鲜
天下太平，四海无事，人民安居乐业，朝廷上下沉浸在一派喜悦之中。
却说辽东塞外有个古朝鲜国。国王右渠经常采取各种办法引诱汉朝的奸臣去为他服务。汉朝派去的正直的使者，他们则采取遏制或者阻扰的办法。元封元年（前110）针对这一情况当时汉武帝特遣朝廷的大臣涉何，前往责备右渠。右渠则遣裨酋送归涉何，在进入了中国境界之后，涉何将裨酋杀了。便向朝廷奏称朝鲜不服从汉朝的管束而斩去了朝鲜的那员送将。对待这样一件事情汉朝武帝也没有去考察底细，遂令涉何为辽东东部都尉。涉何当然喜如所望。不意朝鲜却出兵报复攻入辽东将涉何杀死。这个警报到了长安，武帝大怒。尽发天下死囚充当兵役，特令楼船将军杨仆及左将军苟彘分领士卒往讨朝鲜。