汉武帝和闽越的交锋前后一共有三次：一次在汉武帝建元三年（前138年），闽越派兵攻打东瓯，东瓯君向西汉王朝求援。汉武帝这时刚刚即位两年，年方19岁，但他毅然决定帮助东瓯，解除闽越的威胁，派出了严助（即庄助）带领会稽（今江苏苏州）郡兵从海上救援东瓯。结果闽越退了兵，东瓯王带着四万军民迁到江淮之间地区。第二次是在汉武帝建元六年（前135年），闽越又出兵进攻南越，汉武帝派出王恢和韩安国两路大军支援南越，东进闽越。由于闽越内部政变，闽越王的弟弟余善杀死了国王，向汉将王恢表示归降，汉武帝才下令罢兵。第三次是在汉武帝元鼎六年（前111年），闽越王余善又一次起兵直接向汉王朝进攻，把进攻汉兵的大将号为“吞汉将军”，并自行刻成玉玺，准备称帝，与西汉王朝分庭抗礼。汉武帝派了大将韩说、杨仆、王温舒、朱买臣等五路水陆大军南进闽越。汉军势如破竹，在大军压境的情况下，闽越内部又一次严重内讧，部将杀死余善投降。汉武帝平息了这次叛乱后，为防止后患，把闽越的贵族臣民统统迁徙到江淮之间。此后闽越地区一直较为安定，生产得到较快发展。
（三）征服南越
汉武帝平定南越的战争，发生在汉武帝元鼎五年（前112年）。汉初，南越王赵佗和汉高祖刘邦关系很好，汉武帝又帮助赵佗解除了闽越进攻的威胁，使之更加感恩戴德，甚至把自己的儿子赵婴齐送到长安做汉武帝的侍从。但是后来南越统治内部发生了矛盾，丞相吕嘉势力逐渐强大，与南越王太后发生争执，甚至在朝廷中动武，吕嘉逃出。几个月后吕嘉发动政变，杀掉南越王和王太后，同时也杀死了汉朝派去的时节，公开叛乱。汉武帝派遣了十多万军队分五路进攻南越，在汉武帝元鼎六年（前111年），攻下了番禺（今广东广州）。这时汉武帝本人正在山西黄河巡视，听到这个消息十分高兴，立刻把该地改名闻喜，后来走到河南汲县（今汲县西南）西，又听到吕嘉被俘获的消息，便又把当地叫做获嘉，这就是今天山西闻喜县和河南获嘉县名称的由来。南越平定以后，汉武帝在该地区建立了九郡，其中六个郡在今广东、广西境内，三个郡在今越南北部。
（四）平定西南夷
西南夷是指今天甘肃南部、四川西部和南部、贵州北部和西部以及云南和西藏昌都一带地区。西汉时候，这一地区有许多少数民族建立的小国，较大的有今贵州北部一带的夜郎及今云南昆明一带的滇等。汉武帝时陆续把这些地区归入西南版图。汉武帝建元六年（前135年）左右，由唐蒙带领一千人进入夜郎，建犍为郡，元封二年（前109年）汉武帝派兵入滇，迫使滇王请降，在其地置益州郡。从此云贵地区正式成为中央王朝的郡县。其后，汉武帝又继续把西南夷地区全部归入西汉版图，在那里新置了牂牁等六郡。
（五）设立汉四郡
公元前109年，汉武帝派兵由水陆两路进攻，消灭了盘踞在朝鲜半岛北部的卫氏朝鲜。公元前108年，汉武帝统一其旧域后，在那里划分地方行政区域，设置了乐浪郡、玄菟郡、真番郡、临屯郡，史称“汉四郡”。四郡其下各辖若干县，郡县长官由汉朝中央派遣汉人担任。很显然，“汉四郡”的设置，说明汉武帝已经将朝鲜半岛北部地区纳入了自己的统治范围。
（六）张骞出使西域
西汉时期，狭义的西域是指玉门关、阳关(今甘肃敦煌西)以西，葱岭以东，昆仑山以北，巴尔喀什湖以南，即汉代西域都护府的辖地。广义的西域还包括葱岭以西的中亚细亚、罗马帝国等地，包括今阿富汗、伊朗、乌兹别克，至地中海沿岸一带。
西域以天山为界分为南北两个部分，百姓大都居住在塔里木盆地周围。西汉初年，有“三十六国”：南缘有楼兰(鄯善，在罗布泊附近)、菇羌、且末、于阗(今和田)、莎车等，习称“南道诸国”；北缘有姑师(后分前、后车师，在今吐鲁番)、尉犁、焉耆、龟兹(今库车)、温宿、姑墨(今阿克苏)、疏勒(今喀什)等，习称“北道诸国”。此外，天山北麓有前、后蒲额和东、西且弥等。它们面积不大，多数是沙漠绿洲，也有山谷或盆地。人口不多，一般两三万人，最大的龟兹是八万人，小的只有一两千人，居民从事农业和畜牧业。除生产谷物以外，有的地方还盛产葡萄等水果和最好的饲草苜蓿。畜牧业有驴、马、骆驼。此外，还有玉石、铜、铁等矿产，有的地方居民已懂得用铜铁铸造兵器。天山南北各国，虽然很小，但大都有城郭。各国国王以下设有官职和占人口比重很大的军队。公元前二世纪，张骞出使西域以前，匈奴贵族势力伸展到西域，在焉耆等国设有幢仆都尉，向各国征收繁重的赋税，“赋税诸国，取畜给焉”，对这些小国进行奴役和剥削。
当时，正在伊犁河流域游牧的大月氏，是一个著名的“行国”，有四十万人口。他们曾居住在敦煌和祁连山之间，被匈奴一再打败后，刚迁到这里不久。匈奴杀月氏王，“以其头为饮器”。因此，大月氏与匈奴是“世敌”。
汉朝日趋强盛后，计划积极地消除匈奴贵族对北方的威胁。武帝听到有关大月氏的传言，就想与大月氏建立联合关系，又考虑西行的必经道路——河西走廊还处在匈奴的控制之下，于是公开征募能担当出使重任的人才。
建元三年（前138年），张骞“以郎应募，使月氏”。“郎”是皇帝的侍从官，没有固定职务，随时可能被选授重任。
张骞，汉中成固人。他是一个意志力坚定、办事灵活而又胸怀坦荡的人。他出使中途即被匈奴截留下来，在匈奴十多年，始终保持着汉朝的特使符节，匈奴单于强迫他娶当地人作妻、生了儿子，但这也没有动摇他完成使命的决心。他住在匈奴的西境，等候机会。张骞终于找到机会率领部属逃离了匈奴。他们向西急行几十天，越过葱岭，到了大宛。由大宛介绍，又通过康居，到了大夏，张骞这才找到了大月氏。
十多年来，大月氏这个“行国”已发生了很大变化：一是在伊犁河畔受到乌孙的攻击，又一次向西远徙。乌孙共有六十三万人，也是个“行国”，曾在敦煌一带游牧，受过大月氏的攻击。后来匈奴支持乌孙远袭大月氏，大月氏被迫迁到阿姆河畔，而乌孙却在伊犁河留住下来。自从大月氏到了阿姆河，不仅用武力臣服了大夏，还由于这里土地肥沃，逐渐由游牧生活，改向农业定居，无意东还，再与匈奴为敌。张骞在大月氏逗留了一年多，得不到结果，只好归国。回国途中，又被匈奴拘禁一年多。公元前126年，匈奴内乱，张骞乘机脱身回到长安。
张骞出使时带着一百多人，历经十三年后，只剩下他和堂邑父两个人回来。这次出使，虽然没有达到原来的目的，但对于西域的地理、物产、风俗习惯有了比较详细的了解，为汉朝开辟通往中亚的交通要道提供了宝贵的资料。
张骞回来以后，向武帝报告了西域的情况。这就是《汉书·西域传》资料的最初来源。之后，由于张骞随卫青出征立功，“知水草处，军得以不乏”，被武帝封为“博望侯”。
元狩四年(前119年)，张骞第二次奉派出使西域。这时，汉朝业已控制了河西走廊、积极进行武帝时对匈奴最大规模的一次战役。几年来汉武帝多次向张骞询问大夏等地情况，张骞着重介绍了乌孙到伊犁河畔后已经与匈奴发生矛盾的具体情况，建议招乌孙东返敦煌一带，跟汉共同抵抗匈奴。这就是“断匈奴右臂”的著名战略。同时，张骞也着重提出应该与西域各族加强友好往来。这些意见得到了汉武帝的采纳。
张骞率领三百人组成的使团，每人备两匹马，带牛羊万头，金帛货物价值“数千巨万”，来到乌孙，游说乌孙王东返，没有成功。他又分遣副使持节到了大宛、康居、月氏、大夏等国。元鼎二年(前115年)张骞回来，乌孙派使者几十人随同张骞一起到了长安。此后，汉朝派出的使者还到过安息(波斯)、身毒(印度)、奄蔡(在咸海与里海间)、条支(安息属国)、犁轩(附属大秦的埃及亚历山大城)，中国使者还受到安息专门组织的两万人的盛大欢迎。安息等国的使者也不断来长安访问。从此，汉与西域的交通开始建立起来。
元鼎二年(前115年)，张骞回到汉朝后，拜为大行令，第二年死去。他死后，汉同西域的关系进一步发展。元封六年(前105年)，乌孙王以良马千匹为聘礼向汉请求和亲，武帝把江都公主细君嫁给乌孙王。细君死后，汉又将楚王戊孙女解忧公主嫁给乌孙王。解忧的侍者冯镣深知诗文事理，作为公主使者常持汉节赏赐诸国，深得尊敬和信任，被称为冯夫人。她的活动，巩固和发展了汉同乌孙的关系。神爵三年(前60年)，匈奴内部分裂，日逐王先贤掸率人降汉，匈奴对西域的控制瓦解。汉宣帝任命卫司马郑吉为西域都护，驻守在乌垒城(今新疆轮台东)，这是汉朝在葱岭以东（今巴尔喀什湖以南）的广大地区正式设置行政机构的开端。
匈奴奴隶主对西域各族人民的剥削、压迫是极其残酷的。西汉的封建制度较之匈奴的奴隶制度要先进得多。因此，新疆境内的各族人民都希望摆脱匈奴贵族的压迫，接受西汉的统治。西汉政府在那里设置常驻的官员，派去士卒屯田，并设校尉统领，保护屯田，使汉族人民同新疆各族人民的交往更加密切了。
汉通西域，虽然起初是出于军事目的，但西域开通以后，它的影响远远超出了军事范围。从西汉的敦煌，出玉门关，进入新疆，从新疆连接中亚的一条横贯东西的通道，再次畅通无阻。这条通道就是后世闻名的“丝绸之路”。“丝绸之路”把西汉同中亚许多国家联系起来，促进了它们之间的经济和文化的交流。由于我国历代封建中央政府都称边疆少数民族为“夷”，所以张骞出使西域成为汉夷之间的第一次文化交融。西域的核桃、葡萄、石榴、蚕豆及苜蓿等十几种植物，逐渐在中原得到栽培。龟兹的乐曲和胡琴等乐器传入中原后，丰富了汉族人民的文化生活。汉军在鄯善、车师等地屯田时使用穿井术打造的地下相通的井，习称“坎儿井”，在当地逐渐推广。此外，大宛的汗血宝马在汉代非常著名，名曰“天马”，“使者相望于道以求之”。那时大宛以西到安息国都不产丝，也不懂得铸铁技术，后来汉朝的使臣和散兵把这些技术传了过去。中国蚕丝和冶铁术的西进，对促进人类文明的发展做出了巨大贡献。