汉军相继击破楼兰、姑师和大宛，引起西域极大的震动。尤其征服大宛后，汉朝影响愈益扩大，葱岭以东的西域诸国，相继派人来汉朝朝贡，或以子弟为质子留居汉朝。汉武帝还先后以宗室女细君和解忧嫁给乌孙昆莫，建立了友好的和亲关系。为了使者往还方便，汉廷在敦煌至盐泽（今罗布泊）之间，沿途设置驿站，修筑烽燧亭障，还在轮台（今新疆轮台东）、渠犁（今新疆库尔勒一带）等地屯田，屯田士卒最多达60余万人。汉朝又在那里置使者校尉，以处置汉在西域诸事。
汉武帝时期“通西域”开辟丝绸之路是历史上的重大事件。张骞通西域后，中原先进的生产技术，包括冶铁、凿井术等，相继在西域得到推广；精美的手工业品，如丝绸和漆器，也传入西域各地。西域的许多物产，如蚕豆、黄瓜、大蒜、胡萝卜、葡萄等植物及骆驼、驴、汗血马等动物，也在此时或以后输入中原。尤其中原人民与西域各族人民联系的不断加强，对统一的多民族的西汉王朝的形成与发展，更具有重要的历史意义。
◎边事上：大力开发
汉武帝时期，汉王朝向南方、东南、西南和东北地区开边拓疆，大力开发，成果极其巨大。
经略三越我国南方及东南沿海的越人居住区，在秦朝时已被统一并设立了郡县。秦末农民起义爆发时，当地官吏和贵族分别建立了政权。汉初以来，共有三个政权，即东瓯（治所在今浙江温州）、闽越（治所在今福建闽侯县）和南越，合称“三越”。南越由赵佗所建，此前已述，而东瓯和闽越在秦末称东越，占有今浙江和福建地区。
建元六年（前135），闽越王郢出兵进攻南越，南越王向汉廷求救。汉武帝派王恢和韩安国率兵分两路伐闽越。闽越王郢的弟弟余善慑于汉军的强大，与宗族合谋共杀闽越王，投降汉军。武帝就立前闽越王无诸的孙子丑为越繇王，又封余善为东越王，共同统治其地，而实际权力却掌握在余善手里。
元鼎六年（前111）秋，余善又发兵抗拒汉朝，同时，他又刻“武帝”印玺，自立称帝。因此，汉武帝于元封元年（前110）冬，派兵攻入东越。越繇王居股杀余善，以其众投降汉军。武帝遂废除闽越政权，并将当地居民迁徙于江、淮之间。
南越在赵佗第四代孙婴齐为王的时候，有明显的亲汉举措，引起了以丞相吕嘉为代表的割据势力的不满。婴齐死后，子赵兴继立，南越统治集团内部矛盾表面化。元鼎四年（前113），吕嘉发动叛乱，杀死亲汉的王太后摎氏和赵兴，又杀汉朝的使臣，立建德为王。元鼎五年（前112）秋，汉武帝派伏波将军路博德、楼船将军杨仆等率兵10万，水陆并进。汉军经过一年多的征战，攻破南越都城番禺（今广东广州）。吕嘉和建德及其部属数百人逃入海中，后仍被捕获。南越政权至此完全消灭，汉廷将其地分置为九郡。
汉武帝消灭了三越割据政权，恢复为直属的郡县，促使了我国东南地区民族之间的融合，有利于这些地区经济文化的发展。而南越内属之后，更有利于中国与南洋、印度之间海上交通及贸易的发展。
通“西南夷”汉代的西南地区，指现在的云南、贵州及四川南部一带，居住在这些地区的少数民族，总称为“西南夷”。这些少数民族有的仍过着氏族部落的生活，有的已经进入奴隶社会。
云南的部落景观，这里曾经是汉朝“西南夷”住过的地方。
建元六年（前135），领兵进击闽越的王恢，曾派番阳（今江西波阳东北）令唐蒙去南越。唐蒙在南越吃到蜀地的枸酱，听说枸酱是巴蜀商人贩卖到夜郎，然后经牂牁（zāngkē）江（今北盘江上游）转运到南越的。于是，唐蒙上书汉武帝，建议通夜郎道，利用夜郎精兵，沿牂牁江而下，出其不意地制服南越。元光五年（前130），武帝任命唐蒙为中郎将，令他率领一千人前往夜郎。夜郎占有今贵州省北部和西部一带，并且包括四川南部、云南东北及广西北部地区。夜郎国王姓竹名多同，自立为王。唐蒙到了夜郎，竹多同闻知汉朝的辽阔、强盛，才晓得自己见识浅薄，孤陋寡闻，于是表示愿意归附汉朝。从此有了成语“夜郎自大”。汉武帝在这一地区置犍为郡（郡治在今四川宜宾市）。
元鼎六年（前111），汉廷攻破南越后，夜郎入朝。武帝又致力于西南的开发工作。汉武帝颁给滇国王的“滇王之印”
原来，战国后期楚将庄到达滇池（在今云南昆明），征服其地。秦末与中原隔绝，建立滇国。元封二年（前109），武帝发兵深入西南，滇国降服，从此西南地区的大部分都归入中国的版图。
护领北疆西汉时期，在我国的东北地区，生活着许多民族，除汉族外，还有挹娄、乌桓、鲜卑、夫余和高句丽等。汉初，燕人卫满建立的政权与汉朝约为藩属。元封三年（前108），汉武帝在卫氏政权的基础上设置四郡。
汉武帝对边疆地区的大力开发，在历史上有着极其重大的意义：
扩大了中国的疆域。自此以后，历代的疆域虽有局部的变化，但大体上是汉武帝时期对外扩张之后的范围，因而奠定了现代中国版图的基础；
增强了中华民族共同建设祖国的力量。随着疆域的扩大，汉族以外的各族人民，更多地加入了中华大家庭，共同创造祖国的经济与文化，推动了祖国历史的发展；开发了国内外的交通。经过武帝的对外扩张，开展了今新疆及西南一带的交通以及中国与中亚、南洋、欧洲、日本等地的陆路和海路交通，丰富了中国人民的地理知识，扩大了国内外人民的活动范围，使各国及各族人民之间的往来日益密切，从而大大促进了中外文化经济交流，推动了中国、亚洲以至欧洲的社会经济和文化的发展。
毋庸讳言，汉武帝时期各民族关系的发展，是伴随着民族压迫和民族歧视同时存在的，这是时代的局限，不必苛责古人。
◎决策上：存在失误
汉武帝以其雄才大略，以其前无古人、雄视百代的生命之旅，铸造了中国历史上震古烁今的伟业。但是，武帝的大功与大过并存，宋代大史学家司马光评价他说：“有亡秦之失，而免亡秦之祸。”那么，他的“亡秦之失”有哪些？为什么能“免亡秦之祸”呢？
汉武“亡秦之失”汉武帝的专制独裁和暴行，与秦始皇十分相似，但不同的是：武帝的政策是“文武并用”，皇权与神权并用；面对社会现实，他又能改变统治政策。这正是他“有亡秦之失，而免亡秦之祸”的根本原因。其“亡秦之失”主要有：
征伐过度。汉武帝在位54年，战争持续了43年，武功极盛。其用兵少则数万，多则30万人，军费动辄数10亿，军功赏赐黄金一次达数10万斤；连年劳民兴役，如筑朔方城沿边屯田，“衣食皆仰给于县官”。他即位之初，本来“人给家足”，府藏皆满，但连续征战之后，变成“海内虚耗”。
穷奢极欲。汉武的穷奢极欲，大兴土木，同样给民众带来严重的灾难。汉武帝征发大量农民修建上林苑就是一个典型的例子。专为皇家游猎的上林苑，把终南山和原来皇家林苑之间的全部土地都划进去。上林苑建成后，周长400余里，周围有围墙环绕，苑中山林巧布，草木葱茏，湖泊清澈，麋鹿成群，70多座离宫错落有致。苑中有21观、10池，名果异卉种类繁多，南方的龙眼、槟榔、橄榄等等，也都移植于苑中。
信惑神怪。汉武帝以为自己的“至德”足以超过历代帝王，“天命”行将开始新一轮周期。于是，他要封禅泰山，祭告上天，得以“再受命”。从元封元年至征和四年（前110～前89），武帝共举行了六次封禅泰山活动。每次封禅，开支都十分巨大，花费的钱财难以计算。
人间至高无上的权力已经不能使武帝满足，他期冀自己的寿命无限延长。为此曾多次受方士的欺骗，元鼎五年（前112）方士栾大来到长安说自己找到了长生不老药。汉武帝信以为真，陆续封他为五利将军、天土将军、地土将军、大通将军、乐通侯，赐黄金万斤，还把自己的女儿长公主嫁给他，最后还专门刻一方玉印，以对待宾客的礼仪封他为天道将军。元封元年（前110），骗局败露，汉武帝腰斩了栾大。但他仍不断派人到海上求仙，幻想有人能够成功。
戾太子之狱戾太子是刘据死后的谥号，刘据是卫子夫给汉武帝生下的长子，又称卫太子。年近而立的汉武帝因得子兴奋异常，元朔元年（前128）三月，卫子夫被立为皇后，元狩元年（前122），刘据被立为太子。
然而，刘据的太子地位并不稳固。元封五年（前106），大将军卫青病逝，皇后卫子夫和太子刘据就失去了最有力的后援；随着卫子夫年老色衰，汉武帝已经移情别恋。卫子夫皇后的名位虽在，但想见武帝一面已经十分困难。疏远便生隙、生疑、生仇。太子与武帝在许多重大问题上不一致：武帝“用法严，多任深刻吏；太子宽厚，多所平反”；武帝坚持以武力征伐四夷，太子则主张用怀柔之策缓和彼此关系，等等。其结果就是，由于长期缺乏思想的交流，缺乏感情的沟通，父子间的疑心越来越大：武帝怀疑太子可能抢班夺权，太子怀疑武帝听信谗言会取消自己皇位继承人的资格。