又过了一年——元朔二年（前127），卫青收复了鄂尔多斯地区。秦始皇的将军蒙恬曾驻扎此处，在被李斯等人骗杀后，匈奴夺取了这块地方。
汉把秦始皇都未能征服的浙江南部、福建、广东收入了自己的势力范围。汉的版图比秦帝国更广大，但也有一点，不能说在秦之上，这就是秦曾保有的黄河弯曲部的鄂尔多斯地区被匈奴占领。如今鄂尔多斯被收复，汉才名副其实地凌驾于百年前全盛时代的秦之上。
卫青为大将军，曾七次率军远征匈奴，但是之后对匈奴战争的主角转变为他的外甥霍去病。霍去病年仅二十岁时就率领大军转战各地，大破匈奴军。霍去病于二十四岁亡故，武帝极为悲伤，为他仿祁连山（甘肃省）的样子修筑陵墓。
卫青和霍去病的确是有才能的将军。和后来的李广利相比，他们有明显技高一筹的军事才能。然而也不能忽略，武帝为爱妃的弟弟和外甥配备了最精锐的部队。另外，匈奴势力削弱也是二人军功辉煌的原因之一。冒顿单于在白登山围困刘邦时，是匈奴最强大的时期。到了武帝初期，冒顿的孙子军臣成为单于，但他在公元前126年就死了，相当于卫青夺回鄂尔多斯的第二年。匈奴因军臣单于之死而起了内讧。军臣立的太子是於单，但他的弟弟伊稚斜击败於单，继承了单于之位。而於单则向汉投降。起内讧的事情说明，在此前匈奴就在不断衰落。
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这里简单提一下张骞的西域之行。他的艰苦西行，使汉了解到西域的情况。西行的最初动机还是匈奴问题。
武帝即位的时候，有个叫月氏的部族被曾为手下败将的匈奴打败，月氏王的头盖骨被匈奴拿去用作饮酒器，于是双方结下了深仇。有消息显示，月氏有意复仇，正在寻找共同打击匈奴的同盟。月氏原本在敦煌，但因被匈奴追击而逃往北方。
于是武帝就考虑联合月氏夹击匈奴，开始招募派往月氏的使者。张骞自告奋勇，愿意前往。出发的时候，武帝给了他一百多人的仆从随行，其中有个出身匈奴的人叫甘夫。然而，张骞一行在河西被匈奴捕获，时间是建元初年，那时匈奴正处于军臣单于的时代。就这样，张骞被扣留在匈奴十年有余，娶了匈奴女子为妻，还生了孩子。他被认为是个纯粹的匈奴人了，于是对他的监视也不再那么严密，张骞终于等到了恰当的时机，逃离匈奴。
月氏已经不在北方了，被乌孙赶到了西南。张骞在滞留匈奴期间就得到了这个消息。逃脱后的张骞沿着未知的行走路线，向西不停赶路，数十日后终于到达了相当于现在乌兹别克斯坦费尔干纳市的大宛。月氏在相当于现在撒马尔罕的地方。张骞由大宛经康居（约今乌兹别克斯坦东境），终于到达了目的地月氏国。
虽然找到了月氏，但张骞的目的却没有达到。原因是月氏移居的中亚是肥沃之地，附近的国家都很弱，叫做夏的国也对月氏称臣。被匈奴所杀的月氏王的未亡人可能就是月氏族的领导。但不管张骞怎么劝说，月氏就是没有和远方的汉结盟向匈奴作战的打算。也许是已经不想重复那样惨烈的战争了；或者也可能是佛教在此时已传入这个地区，和平的思想开始传播。
张骞在归途中被臣服匈奴的婼羌族抓住，又被扣留了。不过匈奴因军臣单于之死而陷入内讧，他好不容易乘隙逃脱，时隔十三年后回到了长安。尽管和月氏的军事同盟没有成功，但张骞带回来的情报在以后的对匈奴政策中起了很大的作用，所以他因此功劳被授予博望侯的爵位。《史记》中说，在那之后，向外国派遣的使节都被称为博望侯。张骞是个值得称赞的人，他因品格高尚而得到了异族人的信赖，于是异族人也都信赖汉朝使节。
张骞在大夏（从阿富汗到中亚之间的商业国家）看到了四川邛出产的竹杖和蜀布，这是经由身毒（印度）而来的。于是我们知道，从中国西南经由印度存在贸易路线。汉为了平定南越，对夜郎国加以怀柔，但很快就对这个地方失去了兴趣，中止了工作。夜郎是个西南小国，国主曾询问汉朝使节：“汉和我们夜郎哪个更大？”这个故事很快就流传开来，“夜郎自大”的成语便由来于此。根据张骞的报告，汉再度着手西南夷工作。这意味着不只是为了平定南越，还要开拓新的贸易路线，以避开匈奴的势力范围。
张骞亲自作为使节前往乌孙国，商谈和亲的事情。乌孙在现在中国新疆的伊犁地区，汉考虑如果让他们再向东移居，与汉和亲，就能牵制匈奴。百闻不如一见，和张骞同行访问长安的乌孙使者回国后报告了汉的强盛，于是和亲就被定了下来。汉和乌孙交换了公主。送往乌孙当乌孙王妃的，是因罪被处死的江都王刘建（武帝的侄子）的女儿，名叫细君。汉还向乌孙派去了几百名官员、仆役、宦官等随行。乌孙王因已年老，就让细君做了自己的孙媳妇。细君生下了一个女儿。她思乡不已，郁郁寡欢，唱的歌也让人心感悲凉。歌的结尾是
——欲作黄鹄兮还故乡。
细君死后，汉又把吴楚七国之乱中自杀的楚王刘戊的孙女解忧送去乌孙。解忧产下三男二女，其中有做了后来的莎车（叶尔羌）王的，也有做了龟兹（库车）王妻子的。可以说他们是联结起西域和汉的桥梁，为汉文化的向西传播发挥了重要的作用。
元狩四年（前119），也就是张骞十三年西域之行归来七年后，卫青第七次、霍去病第六次远征匈奴。匈奴伤亡八九万人，撤向遥远的漠北。此时张骞已经死去，但功臣名单里不能没有他。此后约二十年时间里，汉和匈奴之间没有发生大规模冲突。
汉也把集中到北方的力量转向了南方和东方。南越形式上臣服于汉，但实际上是个独立国家。汉曾多次命南越王入朝，但南越王从来都没前往长安。南越政权也留意到了吴楚七国之乱中许多诸侯王的倒台。三年一度的入朝是诸侯王的义务。汉朝使节向南越王传话说，如果不入朝，王就不会被承认。
南越丞相吕嘉等人杀了赞成入朝的幼王、摄政太后和汉朝使节安国少季。太后是长安人，在南越先王入朝（实为人质）的时候被宠爱，生下了现在的幼王。而使节安国少季，有传言说他是太后的昔日恋人。
南越内部分为亲汉派和独立派，既然以吕嘉为首的独立派发动了政变，那么已在北方无后顾之忧的汉朝立刻动员大军，迅速制服了南越。汉为了平定南越而对夜郎的怀柔如前所述，从友邦夜郎发动进攻的汉军在到达南越之前，中央汉军就已把南越收拾完毕。东越也是在这个时候被汉消灭的，理由是和南越同气连枝，可能这也只是汉的借口。这样一来，汉朝势力扩展到了中国大陆的南端。
东方的朝鲜也以外臣自称，但从不入朝。元封二年（前109），也就是远征南越两年后，汉由山东半岛和辽东，从海陆两路向朝鲜出动大军。然而这次不像征讨南越那般顺利。陆路的左将军荀彘和海路的楼船将军杨仆相互嫉妒猜疑，左将军是主战派，而楼船将军是主和派。
楼船将军也在远征南越时带领水军立下大功。在远征朝鲜时他包围了王险城（平壤），他想独占功劳，却铩羽而归。而左将军甚至怀疑主和派的楼船将军可能会联合朝鲜进攻自己。
朝鲜内部也有纷争。朝鲜王右渠被部下所杀，但是换上来的大臣成巳依然死守王险城。左将军指使右渠的儿子和其他实力派向人民发布告谕，最后诛杀了成巳。
回国后，两个将军被押到军法会议上，左将军被处以斩刑，楼船将军以大量金钱赎罪，被贬为庶人。
汉把朝鲜作为直辖领地，置真番、临屯、乐浪、玄菟四郡。
在远征朝鲜前一年，汉武帝在泰山举行了封禅仪式，年号“元封”即是由此而来。关于年号有各种说法，但毫无疑问的是，从武帝起中国才开始使用年号。汉武帝从即位的第二年开始，年号依次是，建元、元光、元朔、元狩、元鼎、元封，每六年就改元一次。实际上武帝使用的第一个年号是得宝鼎后的“元鼎”，在此之前的年号是后来命令补加的。故而，“元封”元年（前110）是中国最早的实质性改元。
封禅被认为是只有圣天子才能举行的仪式。曾有大臣劝谏武帝的祖父文帝封禅，但他觉得自己还不够资格。
武帝非常有自信。他统治着远远大于秦始皇所征服的广阔地域，曾祖父的白登山之耻也被雪清，他认为已经没有比这更高的资格了。但是，据说古代封禅还有个前提条件
——振兵释旅。
封禅是带来天下太平的圣天子所举行的仪式，所以拥有庞大的军队是与此相矛盾的。武帝这时解散了北方的十余万军队。
武帝带领群臣一路向东，沿海岸巡礼八神。这也是一次视察民情兼展示威仪的大旅行。他于四月登泰山，举行封禅仪式。虽说是带领群臣，当然也有人数限制，所以对被选中随行的人来说，都是莫上的荣耀。这一次，太史令司马谈就觉得自己当然会被选中。
太史令是阁僚（三公九卿）之一的太常的属官，和博士一样是六百石的官。司马家自周代起就专门执掌历史记录，除了记录现有事情外，还保管着过去的记录。封禅仪式百年不遇，所以作为记录官的太史令是咨询仪式细节的最佳人选，理应被列入随行人员。虽然他这般坚信，但下达的决定是封禅仪式不需要太史令。
司马谈对此无比愤慨，一病不起，最终亡故。可以说是被气死的。他在临终时叫来儿子司马迁，老泪纵横，拉着他的手，留下遗言：
自获麟（孔子编纂《春秋》）以来四百有余岁，而诸侯相兼，史记放绝。今汉兴，海内一统，明主贤君忠臣死义之士，余为太史而弗论载，废天下之史文，余甚惧焉，汝其念哉！
司马迁的《史记》是继承父亲遗志所作。记录官被忽视到了不被允许参加封禅仪式的地步，是因为他们平常忙于历法却怠于整理历史记录。希望你恢复司马家的本职工作——这正是司马谈的遗言。
司马迁把父亲的话铭记于心。几十年后，《史记》这部伟大著作诞生了。用一句话来形容，这是属于全人类的记录。拥有《本纪》、《列传》的“纪传体”史书自此开始。此后，正史就以纪传体来书写。孔子所编《春秋》是编年体，也被继承了下来，北宋司马光的《资治通鉴》就是其中的代表。