经文景之治的休养生息等一系列的发展经济与民生政策之后，西汉王朝的国力已蒸蒸日上。汉武帝在承袭这些政策同时，积极准备军事力量的发展。
在军事上，汉武帝先平定南方闽越国的动乱。 后开始着手以军事手段代替带有屈辱性质的和亲政策来彻底解决北方的匈奴的威胁。派名将卫青、霍去病三次大规模出击匈奴，收河套地区，夺取河西走廊，封狼居胥，将当时汉朝的北部疆域从长城沿线推至漠北。
在对匈奴的战争同时，采取和平手段和军事手段使西域诸国臣服。丧失肥沃茂盛的漠南地区后，匈奴王庭远迁漠北，这就基本解决自西汉初期以来匈奴对中原的威胁，为后来把西域并入中国版图奠定基础。张骞出使西域，丝绸之路由此而始。
元封六年（前105年）令细君公主嫁乌孙和亲。
在天文历法上一直是汉承秦制，汉初一直推行秦历——颛顼历，以10月为岁首。直至汉武帝太初改历，施行新历法。而春节正是始于太初改历，汉武帝改正朔。
汉武帝即位初，一方面政治形势比较稳定，国家经济状况也比较好，另一方面诸侯王国的分裂因素依然存在，边境匈奴袭扰不断，而封建统治思想尚待确立。 经济上采纳桑弘羊的主张，由政府直接经营运输和贸易；军事上任用卫青、霍去病为大将， 解除了匈奴的威胁，统一今两广一带，推动了经济文化的发展。
加强中央集权
为加强中央集权，武帝接受主父偃的建议，颁布推恩令，即允许诸王将自自己的土地分给子弟，建立较小的诸侯国。内容主要是：诸侯王的王位除了由嫡长子继承以外，还可以用“推恩”（也就是广布恩惠，让更多的人来享受特权）的形式把其他的儿子在本侯国内分封。新的侯国就脱离原来王国的限制，地域独立，而且政治权力也基本被剥夺，受当地郡县官吏的管辖。这样，就使原来独立的地方王国自动地将权力上交给了国家。此后，地方的王与侯仅仅享受物质上的特权，即享用自己封地的租税。但是没有了以前的政治特权。
汉武帝还找借口，一次就削去当时一半的侯国。 汉武帝的这些措施奠定了中国大一统的政治格局。
设立中朝
在惠帝、文帝、景帝期间，丞相大多主要是随刘邦打天下的功臣丞相受到礼遇，汉武帝和丞相多有不合，经常会借口打压杀死丞相，导致朝中大臣不愿意接任丞相之职。为贯彻自己的命令，他便设立中朝，尚书台也是这一时期出现的。
汉武帝削弱丞相的权力还有一个很有利的条件，这就是原来做丞相的都是开国的功臣，他们已经年老，或者去世。汉武帝便利用这个有利的时机来让众多的儒生代替元老们，掌握国家政权，同时通过打击丞相来加强自己的权力。在元朔五年（前124年），汉武帝便让平民出身的儒生公孙弘来做丞相，这样就改变了以前总是由贵族来做丞相的惯例。[47]
建立年号
汉武帝是中国历史上第一位使用年号的皇帝，公元前113年汉武帝以当年为元鼎四年，并追改以前为建元、元光、元朔、元狩，每一年号六年。但根据一些出土的文物来看，上面都标有建元、元光等年号，证明建元、元光等年号并非后来追命。
二千石以上官吏可通过任子制度使子孙当官；有钱人可通过“赀选”当官，如司马相如 ；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，尤为突出的是武帝用人惟才是举、不拘一格。如皇后卫子夫是从奴婢中选拔出来的。卫青、霍去病分别是从奴仆和奴产子中选拔出来的。 而丞相公孙弘、御史大夫儿宽，以及严助、朱买臣等人都是从贫苦平民中选拔上来的； 御史大夫张汤、杜周和廷尉赵禹则是从小吏中选拔出来的 尤其值得注意的是汉武帝任用的一些将军是越人、匈奴人。而金日磾（mì dī）这样一位匈奴的俘虏在宫中养马的奴隶， 竟然与霍光、上官桀一齐被选拔为托孤的重臣。这些情况说明汉武帝选拔人才是不受阶级出身与民族差别限制的。
汉武帝用人标准是惟才是举，其在位期间曾于元光元年及元封五年两次颁布求贤诏。“博开艺能之路，悉延百端之学” ，“州郡察吏民有茂材异者，可为将相及使绝国者” 。意思是只要愿为汉朝事业奋斗，有艺能、有才干的人，能为将相和可以出使遥远国度的人都可任用。
正因如此，汉武帝时人才济济。班固就惊叹地说：“汉之得人，于此为盛！”这种现象的出现是值得认真研究的。