就在此時，一位政治家婁敬向劉邦建議和親政策，主張把中國公主嫁給單于，他說：「中國正十分疲憊，不能跟匈奴汗國作戰。冒頓單于是一個弒父兇手，除了武力，什麼都不認識。唯一降服他的辦法是把中國公主嫁給他，嫁妝一定要豐富，他既然用不著搶掠就可得到這麼多金銀財寶，而又成為中國的女婿，女婿自不能跟岳父作對。將來公主生的兒子，繼任單于，於是中國的外甥外孫，中國是他的舅父外祖父，外甥外孫更不能跟舅父外祖父作對。」劉邦大喜，立刻下令他的獨生女兒魯元公主離婚遠嫁，雖然被劉邦的妻子呂雉哭鬧不休的阻撓，不能成行，但劉邦仍選了一位皇族的女兒封為公主，送到匈奴汗國，當然也少不了足使匈奴動心的嫁妝。
劉邦死後，呂雉以皇太后之尊掌握大權。呂雉是個傑出的女政治家，然而冒頓單于既沒有把漢看到眼裡，更不用說什麼皇太后了。冒頓單于曾寫了一封戲弄性的信給呂雉：「聽說你死了男人，而我也恰巧死了女人，我可以收你當小老婆，從此匈奴和中國，成為一家。」呂雉雖然氣得吐血，可也無可奈何，只得忍氣吞聲：「我已年老，不能侍奉你，願意用年輕的公主代替。」這是匈奴汗國強大的頂峰。
儘管漢初以來一直實行「和親」政策，但無以數計的財物贈送並不能滿足匈奴貴族的貪慾。文帝時，匈奴曾兩次大舉入侵，兵鋒直逼長安，京城危急，滿朝驚恐。但大漢終於以聯姻的方式換取了成長壯大的時間，到了第六位君王——也就是劉徹繼位的時候，漢朝已有了70年休養生息的經營，中央對國家控制力之強和物資之豐是前所未有的，祖父輩的英明給這位年輕的皇帝開拓疆土和反擊匈奴創造了政治與物質條件。
龐大的帝國雖然行動緩慢，一旦運動起來則具有排山倒海的力量。其實漢帝國早就有反擊匈奴的打算，並試圖建立包括中亞細亞各國在內的反匈聯盟。在公元前138年，劉徹曾派出以張騫為首的100多人的龐大外交使團進行廣泛聯絡，其間兩度被匈奴扣留，雖然完成了歷程一萬四千餘華里的艱苦外交遊說，結果卻不理想，包括大月氏在內的多數國家雖痛恨匈奴的奴役勒索，卻因信心不足而意存觀望。然而，生存於雙方而言，皆屬正當必需，故外交失敗並沒有能擋住政治經濟運動中起作用的規律，漢帝國的反擊只是時間問題。缺乏交流和協調的兩個民族迎頭相撞是必然的。
公元前133年，經過御前一番激烈的辯論之後，劉徹決定採取強硬的政策，採用誘敵先發的策略，在馬邑伏擊匈奴主力。
馬邑的豪民聶壹，跟匈奴一向有密切的商業往來。他到匈奴軍臣單于那裡謊稱馬邑的縣令已經被殺了，請匈奴前往取其子女、財物。返回後，殺了一名死囚，把他的頭懸掛在城門上，假說是縣令的首級。軍臣單于信以為真，親自率領十萬騎兵，從武州塞（山西左雲）入境，直指馬邑。此時，漢軍大將（將屯將軍）王恢統帥三十餘萬軍隊，埋伏在馬邑（山西朔州）兩邊的山谷裡。匈奴行軍一百餘公里，距馬邑尚有不到一百公里時，只見牛羊遍野，不見牧人，覺得有點不對勁。於是攻陷附近一個塞亭（降望台），俘虜了一位雁門郡（山西右玉）的官員，要殺他時，那名官員洩露了全部機密。軍臣單于大驚說：「是天老爺把你賜給我們。」把那官員封為天王，急令撤退。
這一場陰謀奇計，由於匈奴單于的機警而落空，但這事件標誌著漢帝國對匈奴的政策已是180度大轉變。武帝劉徹的決心從來沒有遇到什麼像樣的打擊和否定。在首次對抗匈奴的大戰——馬邑之圍中，讓三十萬軍隊白白放走了匈奴十萬大軍，應該算十足的軍事失敗，照理他應當自責和改變戰略，然而帝國少主的自信心從未因一時的失利而受打擊，繼續毫不停頓地實施攻擊戰略。武帝全面改革了軍事體制，設大將軍加「侍中」的統兵制度，取代太尉，提拔皇后衛子夫之弟、奴隸出身的衛青任大將軍；改革兵役制度，調整軍隊各兵種的構成及訓練方式。經過一番改革，漢軍的素質和戰鬥力有了明顯的提高，大規模反擊匈奴的準備完成了。
此後，漢武帝派大將衛青、霍去病等3次發動對匈奴大規模戰爭。中匈戰爭這樣延續了15年之久，進入八十年代，又有一場決定性的戰役。
匈奴汗國知道昔日光榮已經過去，所以採納降將趙信的建議，認為中國軍隊不可能深入沙漠，就把國境線後撤，單于遠遠的搬遷到瀚海沙漠群以北。中國當然不會罷手，公元前119年，衛青從定襄，霍去病從代郡，向匈奴發起總攻。
這是對匈奴汗國最重要的一戰，從此瀚海沙漠群以南再沒出現過匈奴汗國的王庭，匈奴汗國已無法像過去那樣對中國構成生存上的威脅。公元前115年及稍後時間，中國在匈奴汗國渾邪王的故地河西走廊，設立了四座城市：酒泉郡（甘肅酒泉）、武威郡（甘肅武威）、張掖郡（甘肅張掖）。敦煌郡（甘肅敦煌）。這塊土地從此成為中國的領土，直到現在。
漠北一役可以說是漢武帝最為得意的戰役，匈奴因此喪失了幾乎全部的軍力，北匈奴由此開始了影響歐洲歷史的西遷。
作為中國最有作為的帝王，漢武帝敬奉儒學為官方學說，強化了中央集權體制。他擴疆開土，征服長江以南大片土地與朝鮮一部分，並打開了在中西交流上具有深遠意義的「絲綢之路」。使得中華帝國達到了同期羅馬帝國的強盛程度。但連年的戰爭也使得國家元氣大傷，除了府庫的空虛，糧食的不足，便是士卒的大量傷亡。武帝一朝，將漢初六七十年的積蓄幾乎耗盡，天下百姓為之勞苦不堪。對大宛的征服，發數萬人勞師遠征，也不過是「漢軍取其善馬數十匹，中馬以下牡牝三千餘匹」。對匈奴連年用兵，僅士卒亡者不下二十萬，如果算上民夫百姓的話恐怕就更多了。
漢武帝用親信桑弘羊執掌全國財政，將鹽鐵實行壟斷專賣，並出賣官職爵位、允許以錢贖罪。這樣做使吏制進一步腐敗。於是又建刺史制度，派專門對朝廷負責的刺史去巡迴監察高級官員和地方勢力，但也解決不了根本問題。廣大貧苦農民不堪官府和豪強的雙重壓搾，於武帝統治的中後期接連爆發起義，且愈演愈烈。在朝廷高層，由於皇帝依靠內臣近侍，集大權於一身，憑隨意喜怒，即對大臣或擢或殺，政治秩序已十分不正常。文帝時期，漢朝就廢除了「誹謗罪」、「妖言罪」，可到了武帝時期，這些罪名又盛行起來，甚至發展到了「腹誹罪」。大司農顏異對幣制改革有意見，不敢說，只是嘴唇動了動，就被認為是「腹誹」(即肚子裡不滿)而處死。甚至首輔宰相因武帝一怒丟了性命的也有好幾位，這在漢代歷史上是從未有過的。到了武帝晚年，漢王朝上下已經怨聲載道、危機四伏。為了通神求仙，他聽信方士之言，把宮廷被服都弄成怪模怪樣，還造30丈高的銅柱仙人掌，用以搜集甘露，和玉屑飲之，以為可以長生不老。
據《史記·孝武本紀》記載，元封元年（前110年），漢武帝到泰山行封禪大禮，聽信一些方士「蓬萊諸神山若將可得」的鼓惑，「乃復東至海」，以「望冀遇蓬萊」。所希望見到的「蓬萊」仙山在山東海邊沒有「遇」到，其「並海」（「並」為「沿」之意）而「北至碣石」，沿著海邊一直來到有「神岳」盛名的碣石山祭神求仙。漢武帝此行碣石，使碣石山一帶沿海地區的求仙活動在時隔百年之後死灰復燃。而他搞的求仙活動，比秦始皇要熱鬧許多，如召鬼神、煉丹沙、候神等，各種名堂數不勝數，而且動輒就入海求「蓬萊」，指山說封禪。當時，為了迎合他祀神求仙，「於是郡國各除道，繕治宮觀名山神祠所」。為此，碣石山一帶又留下不少祀神求仙的各種各樣的建築。在碣石山南麓，迄今存有漢武帝行宮的遺跡。
如同狼的貪婪本性，人間至高無上的權力已不能滿足武帝的烈烈雄心，永生不死、權力永恆令他心馳嚮往，為此曾多次受方士的欺騙。元鼎五年（前112年）方士欒大來到長安說自己找到了長生不老藥。漢武帝信以為真，陸續封他為五利將軍、天土將軍、地土將軍、大通將軍、樂通侯，賜黃金萬斤，還把自己的女兒長公主嫁給他，最後還專門刻一方玉印，以對待賓客的禮儀封他為天道將軍。元封元年（前110年），騙局敗露，怒不可遏的漢武帝腰斬了欒大。
倘若幼仔身上有了「外人」的氣味，母狼會毫不猶豫地咬斷它的喉嚨。迷信而多疑的武帝，因為懷疑太子的「不忠」，逼死了太子和衛皇后，最終釀成「巫蠱之禍」，受誅連者數萬人。
所謂「巫蠱」術，是將桐木刻制的偶人作為自己仇人的象徵埋入地下，意在為其下葬，然後唸咒表達自己的願望，並以祭祀祈求鬼神祐助法術成功。「巫蠱」術在西漢很盛行，武帝早年曾因「巫蠱案」廢了陳皇后，沒想到在他的晚年同一慘劇再次發生。
戾太子是劉據死後的謚號，劉據是衛子夫給漢武帝生下的長子，又稱衛太子。年近而立的漢武帝因得子興奮異常，元朔元年（前128年）三月，衛子夫被立為皇后，元狩元年（前122年），劉據被立為太子。
然而，劉據的太子地位並不穩固。元封五年（前106年），大將軍衛青病逝，皇后衛子夫和太子劉據就失去了最有力的後援；隨著衛子夫年老色衰，漢武帝已經移情別戀。衛子夫皇后的名位雖在，但想見武帝一面已經十分困難。疏遠便生隙、生疑、生仇。太子與武帝在許多重大問題上不一致：武帝「用法嚴，多任深刻吏；太子寬厚，多所平反」；堅持以武力征伐四夷，太子則主張用懷柔之策緩和彼此關係，等等。其結果就是，由於長期缺乏思想的交流，缺乏感情的溝通，父子間的疑心越來越大：武帝懷疑太子可能搶班奪權，太子懷疑武帝聽信讒言會取消自己皇位繼承人的資格。這樣一來，終究讓佞臣江充通過製造「巫蠱事件」，使武帝和太子發生了父子相殘的悲劇。
武帝晚年居甘泉宮（今陝西淳化西北），一日生病，精神恍惚不定，總覺得有人在暗中作怪。江充將武帝生病的原因歸咎為巫蠱，武帝深信不疑，指令江充追查。江充便借巫蠱陷害太子。征和二年（前91年）七月，陷入絕地的太子將江充逮捕並斬首。武帝聞訊，趕回建章宮，詔命丞相劉屈氂發兵攻擊太子，太子兵敗，逃出長安。漢武帝認定太子為不肖子孫，嚴令各地緝拿。
征和三年（前90年），經過調查，認定為冤案。武帝也明白太子的行動是被逼上絕路。武帝為自己的衝動內疚，命作思子宮，在太子殉難的湖縣築歸來望思之台。此刻，由血緣聯繫自然而生的父子之情在武帝身上復甦了。
戾太子之獄的悲劇表面上看是由許多偶然因素促成的，但實際上源於對「獨佔」、「排他」和「終身世襲」的皇權的爭奪，是權勢欲對人的自然本性的扭曲。從夏、商、週三代開始，延至大一統的秦漢皇朝，國君終身制、君位世襲制就成了社會認可的制度。君權至上，不受限制，君主絕對集權，也成為不容懷疑的理念。由此，覬覦和篡奪君位的事件層出不窮，即或是在骨肉至親之間，為爭奪皇位也釀成了一幕又一幕的慘劇。父殺子、子弒父、兄弟相屠戮的事件不絕於史，戾太子一案就是父子因爭奪皇位而釀成的慘劇。
輪台悔過戾太子一案對漢武帝刺激極大，促使他進行深刻的自我反思，從而使治國之策開始由「多欲」向「無為」回歸。