扩展疆域
武帝即位不久，就着手准备对匈奴发动大规模的军事进攻。元朔二年（公元前127年），卫青奉命率大军出云中，击败匈奴的楼烦王、白羊王，收复了河南地（今内蒙古河套地区）。汉王朝设置朔方郡、五原郡，并从内地移民十万到那里定居。
元狩二年（公元前121年）春，霍去病带兵出陇西，过焉支山，俘获匈奴休屠王祭天金人。同年夏，又越过居延泽，攻至祁连山。匈奴浑邪王率部降汉，汉政府在河西地区先后设置武威、酒泉、张掖、敦煌四郡。元狩四年（公元前119年），卫青、霍去病又分兵出定襄、代郡，追击匈奴至寘颜山和翰海。匈奴经过汉军这几次打击，被迫远徙漠北，此后再无力量进行严重骚扰。为了对匈奴发动攻势，汉武帝还派张骞出使西域，联络大月氏。此行虽然没有达到预期目的，却沟通了汉与西域各族之间的联系。
霍去病收复河西对闽越、东瓯和南越的少数民族政权，汉武帝利用其内部矛盾，分别加以征服，置于汉政府的直接管辖之下。在南越地区设置南海、苍梧、郁林、台浦、儋耳、珠崖、交祉、日南、九真九郡。与此同时，汉武帝派唐蒙、司马相如出使西南夷，说服夜郎和邛等国归附汉朝。随后又派兵攻占且兰和滇国，西南夷地区从此也成为汉的郡县。汉武帝还以朝鲜王卫右渠袭杀辽东东部都尉为借口，派兵从海陆两道攻入朝鲜，卫右渠被他的大臣所杀。汉政府在卫氏统治区设置真番、临屯、乐浪、玄菟四郡。
罢黜百家，独尊儒术在思想文化领域，汉武帝罢黜百家、独尊儒术，他醉心于儒家所鼓吹的改正朔、易服色和封禅、郊祀、巡狩等礼制。中国皇帝有年号，始于武帝。他还接受董仲舒和公孙弘的建议，建立太学、设置博士弟子，下令各州郡举荐茂才、孝廉，这一时期培养和提拔了大批儒生充任各级官吏，扩大了封建统治的社会基础。但他真正重用和依靠的大臣，却多是熟习儒术而又深谙刑法的人。他因为梦想长生不死，又十分尊礼方士、迷信鬼神，为寻求仙人，甚至将公主下嫁方士。信奉黄老学说的汲黯，曾当面揭穿他说：“陛下内多欲而外施仁义，奈何欲效唐虞之治乎！”武帝听了十分生气，但因汲黯说的是实话，也无可奈何。
农民起义
汉武帝晚年，由于阶级矛盾日益尖锐，全国许多地方爆发了农民起义，小到百数人，大到数千人。起义农民到处攻打城邑，夺取兵器，释放囚犯，杀死官吏。汉武帝派酷吏前往镇压，但无济于事。征和二年（公元前91年）又因巫蛊事件引起卫太子的武装叛乱，叛军和政府军在长安城内混战多日，死伤数万人，卫太子兵败自杀。次年，远征匈奴的军队又几乎全军覆没。
这一系列打击，使年老的武帝深悔自己过去劳民伤财。当桑弘羊建议募民屯田轮台时，他下诏拒绝，表示不再扰劳天下。后元二年(公元前87年）武帝病死。临终前，立8岁的幼子刘弗陵为太子，遗诏霍光、金日碑、上官桀和桑弘羊辅佐少主。
刘弗陵即位为昭帝。
二十五项历史性首创
汉武帝是汉朝“文景之治”以后，中国历史上出现的又一位极富雄才大略的皇帝。中国历史上，人们常常把“秦皇汉武”并称，这是有道理的。
汉武帝在景帝后元三年（公元前141年）正月即帝位，于后元二年（公元前87年）二月去世，在位54年零1个月。汉武帝是一位富于创新、开拓、进取的皇帝，他在位的半个多世纪中，中国处在充满生机和活力的改革与发展时期。在这一时期有许多首创：
1.汉武帝是第一位使用年号的皇帝，先是六年一个年号，后来四年一个年号。
2.汉武帝是第一位在统一的全国内制定、颁布太初历的皇帝，以正月为岁首这一历法，一直沿用至今。
3.在汉武帝时期写出了我国历史上第一部纪传体的史书《使记》，对后世的史学产生了巨大影响。
4.汉武帝时期出现了秦统一后我国见于史籍记载的《舆地图》，这也说明汉代已出现了关于国家地域的概念。这对后世自然地理研究具有不可忽视的影响。
5.举荐贤良方正、直言极谏之士，汉武帝亲自策问，选拔人才做官。这是后世科举制度的雏形。
个汉武帝的儿子汉昭帝刘弗陵(阎立本作)复原的西汉时期的搂车模型汉武帚为了得到大宛艮驹而派兵攻打大觉。
6.汉武帝独尊儒术，以儒家思想作为国家的统治思想也开始于这一时期。
7.元朔五年（公元前124年）为五经博士置弟子五十人；地方郡国可按一定条件选送一些人，可接受弟子的教育。经考试，能通一艺以上，可用作官吏。从国立太学生中选拔官吏也是从这时开始的。
8.汉武帝在尊儒术时，又“悉延（引）百端之学”，形成了在以儒家思想为统治思想的同时，又兼用百家的格局。这点对后世也影响巨大。
9.元封二年（公元前109年），汉武帝亲临现场督察堵塞黄河瓤子决口。自秦统一后，皇帝亲临现场治理黄河，这是第一次10.汉武帝时推广耧车（土法播种机）下种，此后这一耕种方法在中国延用了两千多年。
11.汉武帝派张骞通西域，打通了丝绸之路，促进了中、西方在经济、文化方面的积极交流。这在中国历史上也属首次。
12.汉武帝元封六年（公元前105年）以宗室女细君为公主嫁乌孙和亲。这是中国历史上首次与西域国家和亲。
13.在轮台、渠犁屯田，并置使者、校尉。这是中国历史上首次在中国新疆地区屯田。
14.汉武帝时用井渠法开凿龙首渠，后传人今中国新疆地区，并进而传人波斯等地。
15.从西域引进葡萄、苜猜种植，从大宛引进了良种马天马，西域的乐曲、魔术传至中国，中国的铸铁技术、丝织品、漆器传至大宛等地。
16.汉武帝外施仁义，实行德治；同时又重视法治，用严刑峻法治理国家。这在历史上也是首次。
17.元封五年（公元前106年），为加强对地方官吏和豪强的监察，置十三州部刺史，令六百石级别的刺史督察，二千石级别的郡国守相。
18.为加强皇权，改革丞相制度，设立中朝（内朝），对后来的丞相制度演变产生了重大影响。
19.元鼎二年（公元前115年），汉武帝禁止郡国铸钱，专令国家所属上林三官铸钱，非三官钱不得流通，郡国以前所铸钱皆禁用。从此国家垄断了铸造钱币的特权，对后世钱币影响重大。
20.汉武帝通过大量移民在西北边郡屯田，这对反击匈奴战争的胜利、经营西域起了重大作用，对后世也有重大影响。
21.汉武帝时任用官吏的方式是多种多样的。二千石以上官吏可以通过任子制度使子孙当官；有钱人可以通过“赀选”当官；先贤的后裔可以受照顾，如贾谊的两个儿子就被关照当了郡守。然而，最为突出的是汉武帝用人唯才是举、不拘一格。
22.汉武帝是中国历史上第一位派大军深入匈奴腹地进行决战的皇帝。
23.汉武帝是中国历史上第一位提出要北方游牧民族——匈奴臣服于中原王朝的皇帝，为此又在今内蒙古筑受降城。汉武帝生前虽未达到此目的，但在宣帝、元帝时期，匈奴归服汉朝为藩臣。
24.李广利伐大宛后，西域南道诸国多臣服于汉，宣帝神爵二年（公元前60年），匈奴日逐王降汉，匈奴不敢争夺西域。宣帝任命郑吉为西域督护，管理西域南、北道诸国，西域诸国臣服于汉。这在中国历史上是首次。
25.汉武帝平定南越后，首次在今海南岛设置儋耳郡、珠崖郡。
这二十五项历史性首创，表明汉武帝不愧是一位具雄才大略的封建政治家。在他统治期间，以汉族为主体的统一多民族封建国家得到了巩固，中国开始以一个高度文明和富强的国家闻名于世。
王莽托古改制，但最终失败。
进行了残酷暴虐的统治，百姓怨声载道。赤眉、绿林起义爆发后地皇三年（公元22年），刘秀与其兄刘缤为恢复刘姓统治，参加了绿林起义军，起事于舂陵（今湖北枣阳南），组成“舂陵军”。
地皇四年（公元23年），刘秀率领起义军，在昆阳打败王莽的军队，立了大功。更始帝刘玄向北迁都洛阳后，刘秀被派往河北地区镇抚州郡。河北地区的豪强地主率宗族、宾客、子弟先后归附刘秀，成为他的有力支柱，使他的势力不断扩大。
此后，羽翼渐丰的刘秀，拒绝听从更始政权的调动。
同年秋，刘秀又破降和收编了河北地区的大部分农民起义军，扩充了实力，因此，关西称刘秀为“铜马帝”。
不久，更始政权彻底瓦解。建武元年（公元25年）六月，刘秀在群臣的拥戴下称帝于高（今河北柏乡北），重建汉朝政权，不久定都洛阳，史称东汉。
东汉王朝建立的第三年，刘秀打败了赤眉农民军控制了整个黄河中下游地区。建武五年统一关东，使河西的窦融归附。建武九年和十二年又先后平定天水、巴蜀。经过12年时间，刘秀终于完成了统一大业。
光武中兴刘秀完成了统一大业，恢复了汉室的统治。由于连年征战，使他对战争产生了厌恶之心，而且他也深知天下百姓久遭战祸，财物耗尽，天下太平是人心所汉高祖刘邦的九少胜多，打败王少系。