汉武帝刘彻（前156年－前87年），西汉第七位皇帝（前141年－前87年在位），杰出的政治家、军事家、战略家、文学家、汉景帝刘启与王皇后之子。
刘彻初封胶东王，七岁被立为皇太子，十六岁继承皇位，在位五十四年，功业甚多：政治上加强中央集权，颁行推恩令，制订左官律和附益法，严禁诸侯王参政；不拘一格提拔有才之士为侍从以备顾问；
裁抑相权，依靠亲信、近臣宦官参与决策，形成中外朝制。又设十三州刺史部，加强对郡国的控制；经济上改革币制，禁止郡国铸钱，推行盐铁官营、均输平准，颁布算缗、告缗令，向商人征收重税；
文化上建立正规的察举制，令郡国举孝廉及秀才、贤良方正等；实行尊崇儒术的文化政策，设五经博士，在京师长安兴建太学，又令郡国皆立学官。对外，派卫青、霍去病多次出击匈奴，迫其远徙漠北；命张骞出使西域，沟通汉与西域各族联系；又征服闽越、东瓯、南越、卫氏朝鲜，经营西南夷，在其地设置郡县。
但他迷信神仙，热衷封禅和郊祀，巡游各地，挥霍无度，并多次卖官鬻爵。在位后期社会矛盾日益尖锐，关东流民达二百万，农民起义频繁。又重用宦官，酿成“巫蛊之祸”，导致太子刘据自杀。
征和四年（前89年），刘彻下轮台诏，拒绝桑弘羊募民屯田轮台的建议。两年后驾崩，传位幼子刘弗陵，谥号孝武皇帝，庙号世宗，葬于茂陵。刘彻好文学，尤喜辞赋，代表作有《秋风辞》《悼李夫人赋》等。
刘彻之母王娡在怀孕时，汉景帝刘启尚为太子。王娡梦见太阳进入她的怀中，醒来告诉刘启后，刘启认为这是高贵的征兆。刘彻还未出生，他的祖父汉文帝刘恒就驾崩了。刘启继位，是为景帝，不久刘彻出生。刘彻是汉景帝第十子，亦是王娡唯一的儿子。
汉景帝前元四年（前153年）四月二十三日，汉景帝立栗姬所生的长子刘荣为皇太子，刘彻亦同时被封为胶东王。刘彻的姑母馆陶公主刘嫖向栗姬为其女陈氏提亲，被栗姬拒绝，而王娡却许诺让刘彻娶陈氏，因此刘嫖不断向景帝诋毁栗姬而赞誉王娡，栗姬亦曾出言不逊而触怒景帝，天平遂逐渐向王娡母子倾斜。前元六年（前151年）薄皇后被废黜后，王娡暗中指使大行令奏请立栗姬为皇后，使景帝对栗姬的不满达到极点，于是处死大行令、疏远栗姬，在前元七年（前150年）正月废刘荣为临江王。四月十七日，景帝立王娡为皇后；二十五日，立时年七岁的刘彻为皇太子。
刘彻成为储君后，景帝拜卫绾为太子太傅、王臧为太子少傅，让他们辅导刘彻。汉景帝后元三年（前141年）正月十七日，刘彻行冠礼。十天后，景帝驾崩，刘彻继位。
刘彻即位初年，太皇太后窦猗房、皇太后王娡为代表的外戚势力在朝中有很大影响力，刘彻也必须“奏事东宫”，也就是将国家政务向太后汇报。建元元年（前140年）六月，刘彻罢免了丞相卫绾和御史大夫直不疑，将两位外戚魏其侯窦婴、武安侯田蚡分别任命为丞相和太尉。
另一方面，刘彻也分别任命儒者赵绾和王臧为御史大夫和郎中令。窦婴和田蚡都喜好儒术，赵绾和王臧又是鲁诗学和春秋谷梁学大儒申公的弟子，所以从这套执政班子可以看出刘彻的崇儒意志。他还命令丞相等内外大臣推荐“贤良方正、直言极谏之士”，并派人以安车蒲轮、束帛加璧征召申公，申公见了刘彻后，强调治国需要“力行”而非“多言”，刘彻喜好文词，故对申公不甚满意，但毕竟已征召而来，就任命他为太中大夫，同时议定修明堂、改正朔、易服色及巡狩封禅等儒家礼制。
不过，太皇太后窦猗房崇尚黄老之学，阻挠儒学改革。同年十月（按汉初制度为建元二年十月），御史大夫赵绾请求刘彻不要再将政务汇报给太后，窦太后大怒，斥责他又是一个新垣平，于是用自己搜集到的赵绾、王臧等非法牟利的罪证，要求刘彻将赵、王二人下狱治罪，二人皆死于狱中。窦婴、田蚡也被罢免，改以开国功臣后裔许昌、庄青翟为丞相、御史大夫。明堂等儒家礼制也被废弃。
另一方面，馆陶大长公主自居拥立刘彻之功，对刘彻各种请求，令刘彻厌烦。刘彻按约定娶的馆陶大长公主之女陈皇后起初获得独宠，但她不仅“骄妒”，而且长年无子，使刘彻对她有所疏远。此时王太后告诫刘彻说：“你刚即位，大臣还没有完全服从，就先搞明堂，惹恼了太皇太后，如今又忤逆大长公主，肯定会严重得罪她们。妇人容易取悦，你一定要十分慎重！”于是刘彻不得不稍微尊重馆陶大长公主与陈皇后。在此期间，刘彻韬光养晦，沉湎于微行和狩猎。同时，他亦进行了一些对外开拓的准备工作和初步活动，如派张骞出使西域、派严助征讨闽越等。
建元六年（前135年）五月，窦太后去世，刘彻得以完全掌权。他借口许昌、庄青翟办理丧事不力，将二人罢免，起用舅舅田蚡为丞相，大司农韩安国为御史大夫。刘彻对田蚡几乎言听计从，以致田蚡专横跋扈，“权移主上”，后经刘彻敲打才有所收敛。而对于窦氏势力则日益疏远，终于在元光四年（前131年）借灌夫骂座之事而处死了窦婴，不久田蚡亦死。
此后，刘彻起用功臣外戚以外的官吏乃至出身微贱之人，如主父偃、公孙弘、张汤等，并拜公孙弘为丞相，封平津侯，打破了非列侯不得为丞相的惯例，开启了先拜相再封侯的先河；又提升御史大夫的地位，让御史大夫张汤取代丞相的作用，相权对皇权的牵制作用也大为缩小。
另一方面，刘彻宠幸姐姐平阳公主家的歌女卫子夫，而陈皇后则嫉妒卫子夫，屡次加以迫害，刘彻遂于元光五年（前130年）以巫蛊为由废黜陈皇后，迁其于长门宫。元朔元年（前128年），年近三十的刘彻终于得到了第一个儿子刘据，遂于同年立刘据之母卫子夫为皇后，六年后立刘据为皇太子。
同时起用卫子夫之弟卫青、外甥霍去病来开疆拓土，新设大司马之职来安置这些军功外戚。卫青等深知刘彻对窦婴、田蚡以外戚身份操控朝政、招揽宾客之事恨之入骨，因此行事低调，以“和柔”取悦刘彻，避免触犯刘彻的皇权。
对于地方诸侯势力，刘彻一方面以推恩令进一步缩小其权限与土地，另一方面于元狩元年（前122年）平息了淮南王刘安、衡山王刘赐的未遂叛乱，巩固了中央对诸侯王的控制。元鼎五年（前112年），因列侯不肯助兵攻南越，刘彻以献给朝廷的酎金成色不足为由，褫夺了106名列侯的爵位，从而敲打了消极应付中央的诸侯势力，元鼎五年（前112年）以后，刘彻开始频繁巡行郡国，加强对地方的控制。
经过汉初几代统治者的休养生息政策，汉朝的国力在刘彻即位后已相当厚实。而刘彻自即位以来，就一改汉初的战略防御政策，积极进取，征伐四方，力图实现“王者无外”的“大一统”的局面。刘彻开疆拓土的用兵对象首先在南方。建元年间，刘彻两次出兵闽越，都不战而胜。这令刘彻颇有成就感，坚定了他征伐四方的意志。他派严助向反对出兵的淮南王刘安传达自己的意思，强调“汉为天下宗，操杀生之柄，以制海内之命，危者望安，乱者卬治”，即汉朝是天下万国的宗主，具有征伐四方、扶危平乱的使命，其对外用兵的合法性也在于此。
刘彻最重要的战略目标是“灭胡”，即消除匈奴对汉朝的威胁。为了实现这个目标，他在建元年间派张骞出使西域，试图与迁徙到西域的匈奴世仇大月氏结成军事同盟。但张骞在途中被匈奴扣押，逃脱后亦未能说服大月氏联合汉朝，因此与大月氏结盟“灭胡”的计划没有实现。建元六年（前135年），匈奴又派人来汉朝要求和亲，朝中分为大行令王恢为首的主战派和御史大夫韩安国为首的主和派，经过一番争论，刘彻采纳了主和派的主张，准备再对匈奴韬光养晦一段时间。到了元光二年（前133年），王恢向刘彻提出了马邑之谋，试图利诱匈奴军臣单于入境，在马邑谷中设伏灭之。刘彻批准，但该计划因行动不周而没有成功，王恢下狱自杀。此后匈奴断绝了与汉朝的和亲，更加频繁地入侵汉朝边缘。
在这种情况下，主父偃、严安等刘彻近臣提议恢复与匈奴和亲，以换取国家的稳定。但刘彻并未对匈奴让步，而是果断提拔卫青、霍去病北击匈奴。自元光六年（前129年）以来，卫青等将领连年出塞，大破匈奴，收复河套地区，建筑朔方城，使汉朝在对匈斗争中逐渐居于主动地位。元狩二年（前121年），骠骑将军霍去病西征匈奴右地，开拓河西走廊，浑邪王部四万余人降汉，其后陆续设置四郡（酒泉、张掖、武威、敦煌），隔绝了羌人和匈奴的往来，控制了前往西域的道路。元狩四年（前119年），卫青、霍去病等将领发动“度幕”作战，深入漠北，大破匈奴，从此匈奴远遁，“幕南无王庭”。但汉朝也付出了相当的损失，再加上霍去病在入塞两年后去世，此后“久不北击胡”，对匈奴的攻势告一段落。
对匈奴的战事告一段落后，刘彻又剑指其他方向，继续开疆拓土。元鼎四年（前113年），刘彻派安国少季、终军等出使南越，说服南越王赵兴内附。但南越丞相吕嘉不愿归汉，于翌年杀死南越王赵兴及其母汉女樛氏，安国少季、终军等汉使亦遇害。刘彻遂派路博德、杨仆等发兵消灭南越，设置南海等九郡，将今广东、广西、海南以及越南中北部地区并入版图。此后几年，又陆续平定西羌、卫氏朝鲜、东越、西南夷等政权或民族，将今青海东部、朝鲜半岛北部、云贵高原等地并入版图。
元鼎四年（前113年）六月，汾阴出土宝鼎，被认为是祥瑞之兆，此后刘彻命令讨论封禅事宜，并在三年后完成封禅泰山的盛典，改元元封。封禅泰山是治定功成的象征，但刘彻并未停止用兵的步伐，还将兵锋移至更遥远的西域大宛，于是有了太初年间李广利西征大宛之役，经过数年苦战，终于斩大宛王，屯田于轮台、渠犁，初步控制西域。但匈奴在西域仍然保持较大的影响力，导致西域小国选择“两属”以自保。而匈奴经过十余年“休养息士马，习射猎”，元气有所恢复，再加上卫、霍已死，便拒绝按刘彻要求派太子入质汉朝，重新成为汉朝边患。因此刘彻于太初四年（前101年）下诏征讨匈奴，企图彻底解决匈奴问题。然而前后数次征战皆不利，李陵、李广利等将领都投降匈奴。刘彻用兵数十年，造成民力疲敝，到元封四年（前107年），关东流民超过二百万人，不在户籍者四十万，出现了“城郭仓廪空虚，民多流亡”“天下虚耗，人复相食”的局面。
刘彻重用酷吏的恶果也日益凸显，到了天汉年间，社会动荡，“盗贼”四起，南阳有梅免、白政，楚有殷中、杜少，齐有徐勃，燕、赵之间有坚卢、范生等。刘彻称之为“东方群盗”，一面加强关中的安保和纠察，严防关中豪杰与其交通；一面派光禄大夫范昆、诸辅都尉及故九卿张德等领兵镇压暴动，并派绣衣直指暴胜之等诛杀镇压不力的地方官吏，数年后才将“东方群盗”的领袖擒杀殆尽。但仍其残部仍啸聚山林，难以剿灭，刘彻乃颁布“沉命法”，严厉督促地方官吏剿灭“盗贼”。但地方官吏畏惧法令，往往隐匿不报，如此形成了恶性循环。
除了社会危机的萌生，宫廷内部的斗争也日益激化。元朔末年以后，随着卫子夫色衰爱弛，刘彻又宠幸王夫人、李夫人等，生下多名皇子。皇太子刘据长大后，“仁恕温谨”，对刘彻的穷兵黩武屡屡进谏，刘彻认为刘据不像自己，父子遂有所隔阂，卫子夫母子对此非常不安。刘彻发觉后，对卫青说：“汉家万事刚刚开创，加上四夷侵略欺侮中国，朕不变更制度，后世就无所效法，不出兵征伐，天下就不会安定，为此不能不让百姓劳累。如果后世又有像朕这么做的，这是重蹈已经灭亡的秦朝的覆辙。太子敦厚，喜欢安静，必定能安定天下，不让朕担心。要寻求一个守文之主，还有比太子更好的吗？听说皇后和太子心怀不安，哪有什么值得不安的？你去把朕的这个意思告诉他们母子。”卫子夫听说后，脱簪请罪。刘据每次进谏征伐四夷时，刘彻就笑道：“我来干劳苦的事，把安逸留给你，就不行吗？”
尽管如此，刘彻父子之间的矛盾并未缓解，朝中也分化为“用法大臣”为主的反太子派和所谓“宽厚长者”为主的亲太子派，元封五年（前106年）卫青死后，刘据就更加孤立。太始三年（前94年），刘彻新宠赵婕妤怀孕十四个月，生下皇子刘弗陵，刘彻大喜，以与尧帝出生前怀孕的月数吻合为由，将赵婕妤的寝宫门命名为“尧母门”。这向外界传递出刘彻欲以刘弗陵取代刘据的信号，导致反太子派和亲太子派之间的斗争日益白热化，终于酿成了征和二年（前91年）的“巫蛊之祸”。刘据兵败自杀，妻妾子女都遇害，卫子夫也自杀，卫氏家族随之被诛灭。翌年，刘彻得知镇压刘据的丞相刘屈氂欲立李夫人之子昌邑王刘髆为储君，便处死刘屈氂，又诛杀了在外征战的李广利以及已被刘据杀死的江充等人的家族，清洗了反太子派，并建思子宫和归来望思之台，以表怀念。为太子伸冤的高寝郎田千秋则获得提拔，数月即超升至丞相。不过刘据唯一幸存的孙子（后来的汉宣帝刘询）仍被关押在长安狱中，在负责治狱的丙吉的保护下得以平安成长。
征和四年（前89年）春，刘彻亲赴东莱求仙，适逢暴风骤雨，流高潮涌，无法出海，停留十余日后返还。在封泰山、禅石闾以后，刘彻召见群臣，追悔以往的过失，命遣散方士，停止求仙。同年，搜粟都尉桑弘羊等请求在轮台屯田，刘彻下《轮台诏》，否决其议，并强调“当今务在禁苛暴，止擅赋，力本农，修马复令以补缺，毋乏武备而已”。自此以后，刘彻不再出兵，而且封丞相田千秋为“富民侯”，表明与民休息之意；又任命赵过为搜粟都尉，让他推广代田法和先进农具。
后元元年（前88年），江充余党马通、马何罗等谋刺刘彻，近侍官员金日磾发觉，与另外两名近侍官员霍光、上官桀合力粉碎阴谋，保护了刘彻。此时刘彻年近七十，时日无多，开始安排后事。刘彻诸子中，齐王刘闳早死，昌邑王刘髆因刘屈氂之狱而被排除出皇位继承序列，燕王刘旦和广陵王刘胥因违反法度而被疏远，刘旦派来请求入京宿卫的使者亦被刘彻斩杀，以示警告。这样一来，幼子刘弗陵成为唯一人选。刘彻为防止后宫干政，杀了刘弗陵的生母赵婕妤，并安排霍光、金日磾、上官桀与桑弘羊四人为辅政大臣，确保自己身后政局的平稳过渡。
后元二年（前87年）春，刘彻病重，迁居于郊外长杨宫、五柞宫。期间有“望气者”说长安狱中有天子气，刘彻趁机下令处死关押在长安狱中的所有犯人，包括刘据之孙，却被丙吉极力阻止，刘彻遂感慨天意如此，放弃屠狱之令。不久后的二月十二日，弥留之际的刘彻正式下诏立刘弗陵为皇太子，次日，霍光、金日磾、上官桀、桑弘羊在刘彻卧室内床下拜受顾命。二月十四日，刘彻驾崩，三月下葬于茂陵。谥号孝武皇帝。刘弗陵即位，是为昭帝。十三年后，刘据之孙刘询继承皇位，是为宣帝，于本始二年（前72年）追上刘彻庙号为“世宗”。
官制改革
刘彻为了强化专制皇权与中央集权，对官制进行了如下改革：
废止太尉一职，后新设大司马，以卫青、霍去病充任，但只是给贵戚的尊宠之位，并不负责军政。因此宰相之职从三公（丞相、御史大夫、太尉）变为二府（丞相、御史大夫）。
起用近臣参与决策，以制衡丞相权力。刘彻提拔一批有才干的士人，在宫中充当皇帝近侍的将军、侍中、常侍、给事中等官职，成为“出入禁门腹心之臣”。刘彻用近臣参与决策的代表性的例子有用严助之策否决田蚡之策，出兵攻闽越、救东瓯，以及用主父偃之策行推恩令来削弱诸侯王，临终前所托孤的四大臣亦皆为近臣。由此逐渐形成了侍中为代表的“中朝官”和丞相为代表的“外朝官”的二元体制。
赋予宦官职权。刘彻所重用的“近臣”除了士人，还有宦官。因为他“游宴后庭”，所以让宦官主管机密事务的上奏，开启了宦官掌管尚书(主管群臣奏章等文书)的先河，称之为“中书谒者”，同时设中书谒者令、中书谒者仆射，均由宦官担任。然而刘彻后期，宦官苏文、常融等人诬陷太子刘据，最终酿成巫蛊之祸。刘彻在位时，伴随着皇权的增强，宦官势力进一步发展，活跃于内朝，刘彻设置中书谒者令，以宦官充任，出纳诏令及掌管内朝机要。中书令的设置，从制度上来说，开创了宦官典领中枢的先河。这是两汉宦官制度史中的一次极为重要的转折，为后来的宦官专权提供了范式。
加强监察官职，元狩五年（前118年）在丞相府增设司直一职，协助丞相检举不法。元封五年（前106年）依据《禹贡》《职方》等古籍，分天下为十三州，每州设刺史，以六条问事来监察州内地方官及豪强。征和四年（前89年）设司隶校尉，监督朝中百官和京畿七郡。刘彻在位后期，还有非常设的绣衣直指（绣衣使者），代表皇帝处理盗贼及重大案件。
外戚政策。汉景帝时期开始了以姻亲封外戚为侯的先例，但当时外戚并未进入权力核心圈子汉武帝即位，作为帝舅的田蚡、田胜都以亲亲封侯。武安侯田蚡先为太尉，后“以肺腑为相”，权极一时。田以帝舅身份为丞相“入奏事，语移日，所言皆听荐人或起家至二千石，权移主上”。尽管田蚡势大，但仍未达到专权的局面。田蚡之后，武帝严格控制外戚以姻亲封侯。卫青、霍去病、李广利等贵戚皆以军功封侯，三人虽贵为将军，但不能染指政治。武帝临终前，遗诏封霍光博陆侯，引发外戚专权的局面。
刘彻坚持法治方针，对犯法的皇亲国戚也不纵容，不惜处死自己的外甥兼女婿昭平君，并嘉奖提拔了逮捕自己另一外甥（异父姐金俗之子）的义纵。但也有例外，如因倡优郭舍人巧妙求情而饶恕了自己的乳母（东武侯郭他之母，因家人犯法被迁徙边塞）。
为了强化法制，刘彻于元光五年（前130年）命中大夫张汤、赵禹修订律令，最终确立了汉律的框架，即律、令共计359章，死刑409条、1882事，死罪决事比事。其中代表性的例子就是强化了“见知故纵监临部主法”的规定，即主管官吏故意放跑罪犯就与犯罪者同罪；同时“缓深故之罪”，即放宽对官吏制造冤假错案的治罪。由此引发了刘彻在位时期的严刑峻法和酷吏盛行之风，刘彻还打击关东社会的豪侠，迁徙关东豪侠于关中、并族诛豪侠郭解，以促使汉律下沉到关东基层社会。此外，刘彻在位时期，在董仲舒等人的推动下，实现了司法的初步儒家化，开启了春秋决狱的先河。
刘彻在位后期，社会矛盾尖锐，农民起义频繁，刘彻为此派绣衣直指诛杀镇压不力的官吏，并颁布“沉命法”，严厉督促地方官吏剿灭盗贼。但地方官吏畏惧法令，往往隐匿不报，如此形成了恶性循环。
用人政策
汉初以来，朝廷要职被列侯（一般为功臣或外戚）垄断，并通过“任子”的方式世代为官。刘彻则不拘一格，唯才是举，大胆提拔人才，并量才任用，这种用人方针体现在他于元封五年（前106年）所颁求贤诏书（武帝求茂才异等诏）中，他所提拔的人才中，不乏出身下贱或寒门之人，文有主父偃、卜式、公孙弘、儿宽、朱买臣、桑弘羊等，武有卫青、霍去病、李广利等，甚至晚年还提拔了匈奴俘虏金日磾为顾命大臣。后世班固称赞“汉之得人，于兹为盛”，因此刘彻一朝所创造的业绩“后世莫及”。
刘彻还从制度上完善人才提拔机制。他大力发展察举制，在建元元年十月（前141年）、元光元年（前134年）、元光五年（前130年）至少三次下诏举贤良文学，得到董仲舒、东方朔、公孙弘、严助等人才。元光元年十一月（前135年），刘彻下诏郡国每岁举孝者、廉吏各一人，后合称孝廉，使察举成为定制，孝廉亦成为察举制的核心科目。
刘彻一方面大胆提拔人才，慷慨封赏，另一方面“性严峻”，对官员要求苛刻，认为“有才而不肯尽用，与无才同”，因此动辄诛杀不称职或欺骗自己的官吏。他在位期间前后有十三位丞相，其中病死四人，因罪免职四人，因罪自杀二人，处死三人，其余官员被下狱处死的更是不计其数。汲黯曾为此劝谏刘彻不要滥杀官员，但刘彻不以为然。
削弱诸侯
刘彻在汉景帝削藩政策的基础上，进一步推行削弱诸侯王的措施。元朔二年（前127年），刘彻根据主父偃的建议，实行推恩令，规定诸侯王可以“推恩”将其封地分封给继承王位的嫡长子以外的子弟，并上报朝廷，由皇帝制定列侯封号，诸侯王无权废除或更改。所分封的侯国归郡统辖，不得过问政事，仅收纳封地内租税。元狩元年（前122年）粉碎淮南王、衡山王的叛乱阴谋后，刘彻颁布左官律和附益法，前者贬抑诸侯国官吏为“左官”，规定曾仕王国官吏者不得在中央任职；后者禁止朝臣交结诸侯、为其谋利。经过刘彻的一些列削藩措施，诸侯王权势、封地愈益缩减，名存实亡。
巡行郡国
自元鼎五年（前112年）以后，刘彻开始频繁巡行郡国，其足迹北至塞外，南及湘衡，东到大海，西逾陇山，遍及五岳四渎。刘彻出巡的目的有：考察地方政情、巡察郡县地方吏治；体察民情，劝课农桑，推广教化；统筹军事，安境定边，等等。在此期间完成了封禅泰山、祭祀明堂、治理黄河等壮举。不过，刘彻巡行也包含求仙问鬼等消极方面。
区划调整
西汉王朝奉行以关中为根本的地缘战略，借以内控诸侯，外御匈奴。刘邦时重在控内，并以洛阳作为控御关东诸侯的重镇；刘彻时重在御外，而对关东诸侯的统治由军事镇绥为主转向政治控制为主，洛阳在地缘战略中的重要性也相应下降。出于适应地缘战略转变的需要，刘彻对长安、洛阳之间的地域结构进行了调整。元鼎三年（前114年），刘彻应楼船将军杨仆之请求，将函谷关东移约三百里，是为“广关”。此后，汉关中区域北部的东界由以临晋关为标志的黄河一线向东推进至太行山一线；中部区域的东界由旧函谷关向东推进至新函谷关；南部区域的东界，由四川盆地东南缘向东南推进至柱蒲关、进桑关一线的滇桂、黔桂间山地。刘彻东徙函谷关，旨在将整个崤函山区括入关内，以加强对洛阳的控制，防备关东有变，异己势力袭据洛阳以威胁关中；设置弘农郡，旨在构建以弘农、新安、宜阳为节点的防御体系，并加强对崤函道和武关道的控制，以弥补函谷关东迁后带来的关中防卫疏漏，达成控制洛阳和防卫关中的双重目的。刘彻通过增大关中区域的范围，特别是函谷关的东移和太行山以东地区划入关中，大大增强了朝廷依托关中以控制关东这一基本治国方略的效力。
历法改革
刘彻推行“易正朔”的政策，在任内对纪年方式、历法等进行了全面改革，影响深远。文、景二帝时期，汉朝有“改元”的措施，但未建年号。刘彻即位后，亦每六年一改元，但即位三十余年来没有建号，而是用一元、二元、三元、四元、五元等来称呼。五元（即元鼎）三年（前114年），朝廷中有关部门建议更改纪元的命名方式，废掉以前的简单数字排列法，代之以某种“天瑞”来纪元。翌年，汾阴出土宝鼎，遂将五元命名为“元鼎”，并将一、二、三、四元分别追加建元、元光、元朔、元狩的年号。三年后，刘彻封禅泰山，改元元封。到太初元年（前104年）才正式启用年号纪元，不过在最后两年又未建年号，后世习称后元。年号制度成为之后中国绝大多数帝王所采用的纪年方式，并影响了东亚各国，延续至今。
在创造年号纪元的同时，刘彻亦着手改订历法。汉承秦制，沿用颛顼历，以十月为岁首。刘彻命邓平、唐都、落下闳等据天象实测和长期天文记录，另造新历，于太初元年（前104年）颁布，是为太初历。太初历采用夏正，以正月为岁首，采用二十四节气，首次规定以没有中气的月分为闰月，并计算出交食周期和推步五大行星位置的方法，具有划时代的意义。
刘彻对农业极为重视，其农业政策主要体现在以下四个方面：
兴修水利。刘彻在位时期是继战国后中国历史上第二个兴修水利的高潮，关中兴建了六辅渠、白渠、龙首渠、成国渠等水利工程，在西北边疆亦设置“渠卒”，负责水利。
整治漕运。刘彻接受大司农郑当时的建议，“引渭穿渠”，以便关东粮食顺利运到关中，发动数万人用三年时间修起了三百里漕渠，大大改善了运输条件，提高了运输效率，降低了运输成本，而且还有一定的灌溉作用。同时，为了避开砥柱山一带的险要河道，他命人在秦岭劈山开路五百余里，修筑褒斜道，使“漕从南阳上溯入褒，褒之绝水至斜，间百余里以车转，从斜水下渭”，但褒水和斜水的河谷都过于陡峭，落差太大，水流湍急，加之水中多礁石，无法行船，所以开通褒斜道的预期目的未能实现。
治理黄河。刘彻在位前期，河水（黄河）连年决口于瓠子，给沿岸百姓造成深重灾难。刘彻派郑当时、汲黯率十万军民堵口，但由于水势太大，堵而复决，当地民众又几次堵口，但都没有成功。元封元年（前109年），刘彻封禅泰山回来途中，亲临瓠子，下了死命令，“令群臣从官自将军以下皆负薪实决河”，终于堵住了决口。为了防止河水再一次泛滥成灾，又发动民众修好了黄河分洪的两条渠道，于是“梁楚之地复宁，无水灾”。
改革农业技术。刘彻任用赵过为搜粟都尉，推广代田法和牛耕，改进农具，从而大大提高了农业生产力，使西汉社会转危为安，为昭宣中兴奠定了重要基础。
刘彻在位时四处用兵，汉朝七十年的积蓄逐渐不敷使用，民间的富商大贾、豪强地主坐拥大量财富，却“不佐国家之急”。因此刘彻的经济政策以扩张财政为中心，与“民”争利，实行了以下措施：
1币制改革
汉初币制混乱，且允许郡国铸钱，导致私人铸币现象严重。刘彻鉴于富商大贾“蹛财役贫”导致“黎民重困”日益严重的现实，决定展开币制改革。他先从文帝四铢钱改三铢钱，又从三铢钱改半两，再改半两为三铢，又改三铢为白金三品，反复变动币制，收效甚微，并造成通货膨胀。元狩五年（前118年），刘彻统一发行五铢钱，规定五铢钱周边和中间方孔的四周隆起，规定钱径、孔径、厚度，文重一致。但因为郡国分散铸币，铸币质量难以统一，为盗铸留下了空隙，盗铸依然屡禁不止。元鼎四年（前113年），刘彻下诏停止郡国铸钱，以前所铸钱币一律熔毁，由上林三官统一铸造，非上林三官钱不得流通，违者严惩。至此，铸币权完全收归中央。
此外，刘彻还以恢复古礼为由，出台了白鹿皮币，要求诸侯朝见时用现钱换取白鹿皮币，用来衬垫贡品玉璧。获取白鹿皮并不难，制造成币极为容易，但却人为规定一尺见方的白鹿皮币价值40万钱，目的就在于让诸侯向朝廷多缴纳钱，以解决财政难题。
2算缗、告缗
元光六年（前129年），刘彻首次下达算缗令，但只是对有市籍的商人收运输车税，十年后再次下算缗令则是针对全体商人、手工业者，一律按资产征收财产税。经商及高利贷资本2000缗钱收一算（120钱一算），手工业者减半；商人一车收二算，普通人减半；船五丈以上收一算。采取财产自报，但很多商人、手工业者都隐瞒不报或少报，于是刘彻鼓励告缗，命杨可主持，一旦被举报隐匿财产，就罚戍边一年，没收财产，并将其中一半赏给举报者，于是告缗之风盛行，官府又往往从严处置，导致“商贾中家以上大率破”，朝廷收入随之大大增加。元鼎四年（前113年），刘彻对新秦中（河套地区）边防状况不满，杀了北地太守以下官员，并鼓励民众去新秦中畜牧，换取免于告缗的特权；元封元年（前110年），刘彻又命令能给甘泉仓捐献粟米者就可以终身免役并免于告缗，于是民众纷纷捐献粟米，使“民不益赋而天下用饶”。
3盐铁酒官营
元狩四年（前119年），刘彻宣布盐铁官营，以盐官、铁官来管理，禁止民众私自铸铁煮盐，违者在左脚加釱。盐官的主要作用是组织生产盐务并转运及收取盐的专卖税，铁器则从制造到销售都是官营，由此极大增加了朝廷的收入。此外，铁器官营官销还延缓了铁兵器的外传，保证了汉军的武器优势。但另一方面，官方垄断的铸铁业产生出的很多铁器性价比很低，在一定程度上降低了生产力。
天汉三年（前98年），为了补充军费，刘彻听从少府的建议，榷酒酤，禁民酿酒，由官府专卖。
4均输平准
元鼎二年（前115年），刘彻根据大农令孔仅和大农丞桑弘羊的建议，在中央主管国家财政的大司农之下设立均输官，把应由各地输京的物品转运至各处贩卖，从而增加朝廷收入，抑制商人垄断市场，稳定物价。元封元年（前110年）又在京师长安设平准官 , 利用均输官所存物资，根据物价，贵时抛售，贱时收购。实行均输和平准使得朝廷所掌握的物资大大增加，平抑了市场的物价，打击富商大贾囤积居奇，垄断市场的行为。但由于用人不当，一些负责均输、平准的官吏与商人勾结，反而导致物价上涨。
5卖官鬻爵
刘彻在位时，卖官现象已较为普遍，多次颁布“入物补官”、“入羊为郎”等诏令。
刘彻在位期间，主要是大规模对外战争、大兴土木工程和刘彻本人的挥霍无度，引发财政危机，前代主要以钱来计价，刘彻时期开始出现以黄金作为计量单位。刘彻在位时期的卖官鬻爵直接导致了吏治的破坏，是汉代卖官鬻爵史上的转折点。卖官鬻爵必将导致吏治腐败，刘彻实现了这种从量变到质变的转换过程。
由于刘彻在位期间的巨额财政支出，卖爵所得收入不足以维系开支，故刘彻开始卖官，多次颁布“入物补官”、“入羊为郎”的诏令。刘彻在位时期是整个两汉时期颁布卖官鬻爵诏令最多的一个时期。
刘彻刚继位就表现出崇儒的意向，他在建元元年十月（前141年）第一次举贤良文学时所进的学“申、商、韩非、苏秦、张仪之言”者都不录用，同时以安车蒲轮、束帛加璧征召鲁诗学和春秋谷梁学大儒申公，让申公师徒商议明堂等礼制，但不久就受挫于崇尚黄老之学的窦太后。
建元五年（前136年），刘彻设置五经博士，重申尊崇儒术。元光元年（前134年），刘彻第二次举贤良文学，丞相田蚡“黜黄老、刑名百家之言”，录取数百名儒者，后来儒生公孙弘又做了丞相，引领天下学子竞相习儒。在尊儒的过程中，刘彻又最为重视公孙弘、董仲舒等所代表的春秋公羊学，并让太子刘据学习《春秋公羊传》。
当时，董仲舒提出“诸不在六艺之科、孔子之术者，皆绝其道，勿使并进”，不过刘彻并未真正采纳，而是采取了“博开艺能之路，悉延百端之学”的方针，也就是将儒学提升为官方意识形态的同时，也保留了诸子百家之学。在治国实践过程中，法家思想受到重视，与儒家思想糅杂并用，从而形成了一套“霸王道杂之”的“汉家制度”，被后人归纳为“阳儒阴法”“外儒内法”，影响了此后两千年的中国社会。
刘彻在位时，中国历史上首次由政府下令在全国范围内征集图书。刘彻感慨书籍缺失，于是建藏书之策，置写书之官，广开献书之路，命令诸子百家之书都收入秘府，经过百年的努力，终于使“书积如丘山”，保存了大量古代宝贵文献。当时政府藏书处所有太常、太史、博士之藏，皇宫有延阁、广内、秘室之府。这是中国历史上第一次明确记载的国家图书馆。
元朔五年（前124年），丞相公孙弘建议设置博士弟子50人，跟随五经博士学习儒家经典，他们学习的地方就是太学。这些博士弟子毕业后往往入朝为官，从此朝廷百官“彬彬多文学之士”。此外，刘彻还命令天下郡国皆立学校官，一如文翁在蜀郡所立学官。
设立乐府
刘彻在位时，在掌管雅乐的大乐官之外创立乐府于上林苑，掌管俗乐，负责收集民间的歌谣。主持乐府事务的“协律都尉”由着名音乐家李延年担任，司马相如等参与其中，同时制定了乐府收集民歌的“采诗夜诵”制度。为了记录民歌，乐府使用一种叫作“声曲折”的记谱法，可以把民歌的曲调记录下来。在《乐府诗集》中记录了吴、楚、燕、齐、郑等各地诗歌，使各地民歌得到了一定程度的收集整理。乐府的设立对中国诗歌的发展做出了不可磨灭的贡献。
军制改革
刘彻在位时，为了强化京师长安的安保，在既有的南军、北军之外设立期门军、羽林军，专募强健勇武子弟为兵，又设置八校尉（中垒、屯骑、步兵、越骑、长水、射声、虎贲、胡骑），其中中垒校尉隶属于北军。
征伐四方
刘彻即位后，一改之前的防御性国防政策，出击周边四夷，对外战争贯穿其在位大部分时间，对匈奴、闽越、东越、南越、朝鲜、西南夷、西羌、车师、楼兰、大宛等国家或民族发动了至少二十八场战争，灭南越、闽越、东越、朝鲜等，降伏车师、楼兰、大宛、西羌、西南夷等，大大降低了匈奴对汉朝的威胁。刘彻一系列战争“所辟疆土，视高、惠、文、景时几至一倍”，使中国“千万年皆食其利”。
移民实边：刘彻延续文帝以来的移民实边政策。在元朔二年（前127年）招募十万民众充实朔方“新秦中”地区，元狩三年（前120年），关东水灾，民多饥乏，移民七十余万于关西，并充实朔方、陇西、北地、西河、上郡等边郡，此外也有迁徙会稽郡的。对于西南边陲，也有“募豪民田南夷”的措施。
军事屯田：元狩四年（前119年），汉发动漠北战役，对匈奴王庭纵深进行打击，匈奴受到重创，单于险些被俘。此后匈奴实力大损，无力大举南侵。刘彻利用战略空窗期，命令从朔方到令居通水渠、置田地，动员官吏士卒五六万人屯田，其后更动员六十万士卒屯田于上郡、朔方、西河以及河西四郡，从而在一定程度上解决了边军的供应问题，开启军事屯田之先河。伐大宛后，又各安排数百士卒屯田于轮台、渠犁，设置使者、校尉以管辖，一方面保持汉朝在西域的影响力，另一方面接济出使西域的汉使。不过到了征和四年（前89年），桑弘羊等请求在轮台屯田，刘彻下《轮台诏》，否决其议，暂时撤去西域屯田。
兴建长城：自元鼎六年（前111年）至天汉元年（前100年），刘彻又先后组织了七次大规模修筑边塞的行动，兴建起了长达2000公里左右的新的长城，使长城向西延伸到玉门关。
设部都尉：对于各边郡，刘彻在原有的都尉之外设立若干部都尉，以强化边防。
汉初为了休养生息，对匈奴采取守势，实行和亲政策，互通关市。刘彻即位后，对匈奴表面上维持既定政策，甚至还提供匈奴更多物资，以麻痹匈奴人，而暗中则积蓄力量，以“灭胡”为目标，同时派张骞出使西域，试图与匈奴世仇大月氏结成军事同盟。张骞途中被匈奴扣押，最终没有实现这个计划。
建元六年（前135年），匈奴又派人来汉朝要求和亲，朝中分为大行令王恢为首的主战派和御史大夫韩安国为首的主和派，经过一番争论，刘彻采纳了主和派的主张，准备再韬光养晦一段时间。到了元光二年（前133年），王恢根据商人聂壹的建议，向刘彻提出了马邑之谋，试图利诱匈奴军臣单于入境，在马邑谷中设伏灭之。刘彻批准，但该计划因行动不周而没有成功，王恢下狱自杀。此后匈奴断绝了与汉朝的和亲，更加频繁地入侵汉朝边塞。不过匈奴仍然依赖汉朝物资，所以关市仍然维持。
元光六年（前129年），卫青等四将在关市伏击匈奴人，揭开了汉匈全面大战的序幕。到元朔二年（前127年）取得初步战果，即收复了河套地区，在此筑朔方城，不过另一方面也放弃上谷郡北面的造阳之地九百里。元狩二年（前121年），经过霍去病的打击，匈奴浑邪王四万余众降汉，原属匈奴右地的河西走廊被汉朝控制，后来汉朝在此设置四郡，列置亭障，成为进军西域的前哨，而匈奴的力量因此被极大削弱，乃至有“亡我祁连山，使我六畜不蕃息；失我焉支山，使我妇女无颜色”的悲歌。
元狩四年（前119年），汉朝动员数十万军队深入漠北，展开对匈奴的最大打击，卫青追击至阗颜山赵信城，伊稚斜单于险些被俘；霍去病则大破左贤王，封狼居胥山。从此单于庭从代郡、云中塞外远迁漠北，对汉朝腹心地区的威胁基本解除。但汉朝也付出了相当的代价，死亡数万人、损失战马十余万匹，再加上霍去病不久去世，因此汉朝也暂停了对匈奴的打击，只是强化对新秦中（河套）地区的戍守，双方开始进入相持阶段。
伊稚斜单于逃跑后，一面养精蓄锐，一面听从赵信的缓兵之计，派人向汉朝卑辞求和，请求恢复和亲。但此时汉朝已居于战略优势，不再满足像之前那样和亲，而是要求匈奴臣服于汉，匈奴不从，扣押汉使任敞。乌维单于即位后，刘彻为了迫使匈奴臣服，派公孙贺、赵破奴出塞北伐，但未见匈奴一人。元封元年（前110年），刘彻亲率十二部十八万骑巡边出塞，登临单于台，“旌旗径千余里，威震匈奴”，并派郭吉传达他的旨意，要求匈奴要么来战、要么称臣，乌维单于扣押郭吉，流放北海，仍继续养精蓄锐，不与汉朝交锋。
其后匈奴又多次遣使恳求恢复和亲，刘彻派熟悉胡俗的王乌出使匈奴，提出了匈奴送太子为人质的条件，乌维单于佯装接受，但迟迟不送来太子；后来又扬言要入朝见刘彻，当面约为兄弟，刘彻乃在长安修单于邸，准备迎接单于入朝。然而不久乌维借口匈奴使臣死在汉朝，扣押汉使路充国，又派小规模部队侵犯边塞，汉匈交涉破裂。到了乌师庐单于（儿单于）时期，汉匈关系更加紧张，互相扣使者达十多批。
太初元年（前104年），匈奴左大都尉欲弑杀儿单于，约降于汉，刘彻命公孙敖在塞外修受降城以待之。翌年，刘彻认为受降城还是离单于庭太远，便派赵破奴领兵二万骑出击，行至朔方西北二千余里之浚稽山，左大都尉败露被杀，儿单于派兵追击赵破奴，最终在受降城外四百里围歼汉军，不过在进一步攻击受降城时，儿单于病死。从此汉匈战端再开。
汉匈在西域亦展开竞争，李广利伐大宛时，匈奴欲阻拦，未果。大宛平定后，刘彻于太初四年（前101年）下征匈奴诏，立誓要报刘邦平城之围、吕后受辱之耻。且鞮侯单于新立，地位不稳，便对汉示好，释放路充国等人，刘彻亦派苏武护送扣押汉朝的匈奴使者出使匈奴，并携带大量礼物，但单于桀骜不驯，苏武亦因其副使张胜卷入一场未遂的反单于政变中而被扣押并流放北海，刚有所好转的汉匈关系再次转入恶化。
刘彻遂于天汉二、四年及征和三年（前99、97、90年）发兵出击匈奴，均失利，李陵、李广利先后兵败投降。刘彻虽然解除了匈奴对汉朝腹心的威胁，但最终未能得到匈奴的臣服，直到他死后三十多年的汉宣帝甘露年间，匈奴终于臣服于汉朝。
刘彻即位以前，西域本来是匈奴的势力范围，匈奴设置僮仆都尉来监管西域诸国。刘彻开始积极经营西域，断匈奴之右臂，同时达到“广地万里，重九译，致殊俗，威德遍于四海”的目标。经过张骞的两次出使以及河西走廊归属汉朝，刘彻在元封以后展开了对西域诸国的外交和军事攻势，其举措主要有：
拉拢西域中较大的国家乌孙，起初欲说服其东徙，没有成功；其后又相继下嫁细君公主与解忧公主，与之结成联姻关系，“以分匈奴西方之援国”。
对西域诸国采取经济利诱，一面派使“以赂遗设利朝也”，即通过财物来让西域诸国入朝，一面对西域使节夸耀汉朝富强，每次刘彻巡行东海，都会带着西域使者，厚赏财帛，设角抵、奇戏及酒池肉林，让他们观看府库积累，西域使者往往被汉朝的广大强盛所震撼，汉朝也获得了葡萄、苜蓿等西域特产。
对于亲匈奴或反汉的国家，则予以军事打击，武力平定了车师（姑师）、楼兰、轮台（仑头）、郁成、大宛等国，尤其是在李广利三年苦战平定大宛以后，大宛以东诸国“皆使其子弟从军入献”，朝见天子，留作人质。
通过刘彻的一系列举措，汉朝初步确立了对葱岭以东的西域地区的影响力和控制权。到汉宣帝神爵二年（前60年）设西域都护，使葱岭以东的西域地区最终纳入汉朝版图。
对于浙江南部、福建的东瓯、闽越，刘彻采取内迁政策，将东瓯人主要安置于今江西省，东瓯王改封为彭泽王，又有一支南迁到今吉安市；而闽越迁到江南的无锡、庐山附近、江淮之间、淮北地区、汉水流域、黄河口等地，比较分散。
对于今越南中北部的交趾、九真地区的骆越（雒越），刘彻则因俗而治，继续赋予当地酋长“雒将”以自治权。
建元六年（前135年），刘彻听取的唐蒙的建议，开始经略西南夷。起初采取“厚赂”政策，派唐蒙、司马相如等深入西南夷，以物质利诱西南夷酋长同意汉朝在当地“置吏”，遂开犍为郡。元朔三年（前126年），由于刘彻集中精力对付匈奴，所以暂停对西南夷的经略。元狩元年（前122年），刘彻从张骞那里得知西南夷可以通往身毒国（今印度），就派使臣数批使团出使西南夷，为当地昆明夷所阻。
元鼎六年（前111年）灭南越后，刘彻正式开始对西南夷用兵，武力讨伐不服从汉朝的酋长，经过郭昌等数年用兵，陆续消灭且兰、邛都、莋都、劳深、靡莫等反汉部落；迫使夜郎、冉駹、滇等内附，汉朝册封其君长为王侯，并分其地为六郡。在平定西南夷的同时，刘彻采取移民实边、开通道路等政策，加强了西南夷与内地的经济、文化联系，使西南夷逐渐形成了以南中大姓为中心的社会。
刘彻在位时，开疆拓土，设立不少新的郡县，在河南地设三郡（朔方、五原、西河）、岭南设九郡（南海、苍梧、郁林、合浦、交趾、九真、日南、珠崖、儋耳）、朝鲜设四郡（乐浪、真番、临屯、玄菟）、河西设四郡（酒泉、武威、张掖、敦煌）、西南夷设七郡（犍为、牂牁、越巂、武都、汶山、沈黎、益州），这些新开拓的郡是为“初郡”，汉朝一方面任命太守、都尉加以管辖，另一方面保留当地民族的自治权，授其首领为王侯。另外在陇西、北地、上郡、朔方、云中五边郡设五属国，管理匈奴降人；设护羌校尉、护乌桓校尉分别管理羌人和乌桓人。
刘彻在位时，于建元三年（前138年）和元狩四年（前119年）两次命张骞出使西域，虽然未能达到联合大月氏的战略目的，却联络了乌孙、大宛、康居、大月氏、大夏、安息、身毒、于阗、扜弥等国，使丝绸之路逐渐畅通。此后不少人争相请求出使，刘彻都予以批准，一年之中甚至多至十余批使团。由于道路遥远，汉朝使团“常乏食，死者过半”，另一方面由于匈奴对西域犹有影响力，汉使必须给西域小国币帛才能得到食物，更有甚者“禁其食物以苦汉使”，使“汉使乏绝积怨，至相攻击”。李广利平定杀害汉使的大宛以后，汉使在西域丝绸之路的待遇才大为改善。此后刘彻又派了十多批使团出使大宛以西各国，求奇珍异宝，并宣扬平定大宛之威德。
张骞第一次出使西域之际，曾在大夏看到汉朝蜀地特产蜀布和邛竹杖，发现了一条经由身毒和西南夷的与蜀地相通的商贸道路，是为南方丝绸之路。刘彻得知后，命王然于、柏始昌、吕越人等出使身毒，但被西南夷中的昆明夷所阻，未能到达身毒。元狩三年（前120年），刘彻在长安开凿昆明池，以备在滇池作战。昆明虽然后来被汉朝击溃，但仍不断作乱、阻碍使者，使刘彻未能打通南方丝绸之路。
刘彻平定南越以后，海上丝绸之路亦纳入汉朝视野，都元国、邑卢没国、谌离国、夫甘都卢国、黄支国等东南亚、南亚国家都通过海上丝绸之路与汉朝往来。
历史评价：
司马迁：汉兴五世，隆在建元，外攘夷狄，内修法度，封禅，改正朔，易服色。
董仲舒：今陛下贵为天子，富有四海，居得致之位，操可致之势，又有能致之资，行高而恩厚，知明而意美，爱民而好士，可谓谊主矣。然而天地未应而美祥莫至者，何也？凡以教化不立而万民不正也。
刘询：孝武皇帝躬履仁义，选明将，讨不服，匈奴远遁，平氐、羌、昆明、南越，百蛮乡风，款塞来享；建太学，修郊祀，定正朔，协音律；封泰山，塞宣房，符瑞应，宝鼎出，白麟获。功德茂盛，不能尽宣。