为了报复汉朝，匈奴加紧了南下侵扰的步伐。公元前128年，匈奴铁骑再度南下，汉武帝命将军卫青、李息出击，斩杀数千匈奴兵。公元前127年，武帝再次命卫青、李息出击匈奴，收复河南地（今黄河河套地区），但匈奴不甘放弃河南地，展开疯狂反扑。武帝于是决定组织一次大战役以击垮匈奴。公元前123年，在漠南之战中未满十八岁的霍去病主动请缨，亲率八百骑兵在茫茫大漠里奔驰数百里寻找敌人踪迹。结果，他独创的长途奔袭遭遇战首战告捷，斩敌两千余人，霍去病也成为汉军楷模。在取得漠南战役胜利之后，汉武帝决定发起河西（河西走廊）之役。
公元前121年三月，河西之役打响，骠骑将军霍去病亲率一万骑兵从陇西出发，渡过黄河，翻越陡峭山岭，穿越扁都口，他转战六日如神兵天降，直捣匈奴地，敌八千多人，缴获休屠王的祭天金人，驱匈奴于千里之外，将河西走廊纳入汉朝版图。为进一步巩固对河西走廊的占领，武帝在这里先后设置了武威、九泉、张掖、敦煌四郡。匈奴接连丢掉焉支、祁连二山十分悲痛，他们唱到"亡我祁连山使我六畜不蕃息；失我焉支山，使我嫁妇无颜色。"其后大量匈奴兵投降汉朝，匈奴国遭到毁灭性打击，从此河西走廊无匈奴踪迹。
河西之战之后，汉武帝想要解决漠北匈奴主力。公元前119漠北之役，武帝集结十万骑兵，由卫青、霍去病分领，又征调数十万步兵转运粮草。此役，卫青、霍去病双双取得大捷，共消灭匈奴将近九万人，霍去病封狼居胥山，临翰海（今俄罗斯境内贝加尔湖）而还。漠北匈奴主力丧失殆尽，残兵败将远遁逃命不敢再战。
不幸的是漠北战役仅仅两年以后霍去病病逝，年仅二十四岁。十年后，大将军卫青亦去世。茂陵东去二里之遥，有两座外形独特的陪葬墓，一座貌似贺兰山；一座酷肖祁连山。贺兰山下安息着大将军卫青，祁连山下长眠的是大司马骤骑将军霍去病。正是这两位将军当年让匈奴人闻风丧胆夜遁千里。
武帝开疆拓土，扩大西汉版图，并不限于北方蒙古草原。他一声令下，剑指南方。秦末战争爆发后，越人相继脱离中央政府的控制，南海郡尉赵佗自立为南越王。楚汉战争期间，闽越和东瓯首领曾帮助汉军攻打楚军。汉建立后，刘邦分封他们为闽越王和东瓯王，后又派使者出使南越，令赵佗臣属，但三个封国实际上处于半独立状态。
公元前130年，武帝派使者前往西南，夜郎及周边部族归汉，汉设郡。公元前128年，高丽、沃沮南面的秽貊首领率众归汉，汉在此设苍海郡，西汉帝国的宏大版图初露端倪。
公元前126的秋天，阔别家国十三年的张骞终于回到了长安，武帝平生第一次听说竟还有广阔的世界，不禁十分神往。于是命张骞等人分四路出使西南更遥远的身毒，却受当地部族的阻截，此次受阻使武帝下决心重新经营西南夷。
汉武帝在击败匈奴，设置张掖郡后，为了增加粮食生产，解决财政危机，开始实行大规模移民屯田。但武帝知道，解决财政危机不可能完全靠发展农业生产，因为时不我待，必须寻求更为快捷的有效方法。被财政危机所困扰的武帝，从父祖的做法中得到了启示，那就是卖官鬻爵。武帝接着祭出劝民捐款新招，却无人响应。武帝想，征伐四夷、平定边患是为了全体国民的利益，如今国难当头，富豪们却不肯拿出一分钱救国家之急，他决定用强制手段强行从富商大贾口袋里往外掏钱。
一系列垄断财利的措施就此出台。