汉武帝元鼎元年，五月，大赦天下。济东王刘彭离因为有罪，被废除王爵，发配到上庸。元鼎二年十一月，御史大夫，有名的酷吏张汤因有罪而自杀。张汤死后，汉武帝听说张汤家里清贫，认为张汤是受人陷害，因此诛杀了朱买臣等三位丞相府长史，十二月，丞相庄青翟也因此受到牵连而下狱，在狱中服药自尽。三月，雪灾，夏，水灾，关东地区有上千人饿死。秋九月，朝廷下诏迁徙灾民到富裕地区，由国家赈济灾民。

汉初继承秦朝立法，每年岁首是十月，所以这一时期的纪年纪月都是从十月开始，到第二年九月结束，直到制定出新的历法。

元鼎三年冬天，决定迁函谷关到新安，原来的关址设为弘农县。十一月，国家公布法令，如果有人能揭发算缗不实，一旦查实，就没收被告的全部财产，而以其中的一半奖励告发者，即施行告缗政策，这是汉朝廷进一步推行抑商政策。四月发生雹灾，关东有十几个郡国遭灾，部分地区甚至出现了百姓人吃人的现象。

元鼎四年十月，汉武帝巡幸到雍地，在五畤祭祀，又巡幸汾阴，汉武帝有一首著名的诗歌《秋风辞》，大概就是作于此时，这首诗的内容是：秋风起兮白云飞，草木黄落兮雁南归。兰有秀兮菊有芳，怀佳人兮不能忘。泛楼船兮济汾河，横中流兮扬素波。箫鼓鸣兮发棹歌，欢乐极兮哀情多。少壮几时兮奈老何！十一月，又在汾阴东岸建设后土祠。

二月，中山王刘胜去世，刘胜子嗣极多，据说有人。三国时的蜀汉君主刘备就是刘胜的后人。夏天，汉武帝封方士栾大为乐通侯，上将军，后来武帝又把女儿卫长公主嫁给栾大。元鼎五年十月，武帝再次行幸到雍地，在五畤祭祀。十一月朔旦日，在甘泉立泰畤。武帝亲自祭祀，清晨拜日，夜晚拜月，并下诏称自己巡祭后土是为了祈求丰年。

四月，南越国相吕嘉终于反叛，杀死汉使者及南越王和王太后。朝廷派遣伏波将军路博德兵出桂阳，下湟水；楼船将军杨仆兵出豫章，下浈水；归义越侯严为弋船将军，兵出零陵，下漓水；甲为下濑将军，下苍梧，都统帅征发有罪之人组成的军队出征，江淮以南，楼船载有军队十万人。越驰义侯遗又率领巴蜀之地征发罪人组成的军队，发夜郎兵，下牂牁江，各路大军约定会师番禺。

九月，在朝廷献祭宗庙时，朝廷故意苛察，列侯们因献祭的黄金成色不足或重量不够而被定有罪，因此而被取消爵位的有一百零六人，占到了当时列侯的半数，史称“酎金夺爵”，这个举措大大打击了推恩令后分封的王侯数量和势力，丞相赵周被控告明知列侯所献黄金不足却不上报，因此被捕下狱，后来自杀身亡。汉武帝又发现方士栾大原来是个骗子，于是将栾大以诬罔治罪，被判腰斩。西羌十万人造反，并与匈奴互通使者，同时发兵攻故安，围枹罕。匈奴军队入五原，杀太守。

元鼎六年十月，汉朝廷征发陇西、天水、安定等地的骑兵及中尉、河南、河内士卒十万人，派将军李息、郎中令徐自为率领征讨西羌，最终得以平定。汉武帝再次东巡，还未到缑氏县，走到左邑县桐乡时，南越被攻破的消息传来，武帝非常高兴，于是改当地为闻喜县，县名沿用至今。

春季，武帝车驾行至汲县新中乡，武帝又得到消息，南越叛党头目吕嘉被斩，于是改此地为获嘉县，县名同样沿用至今。驰义侯遗的军队还没到南越，南越已经平定，于是朝廷改派他率军征讨西南夷，最终平定了西南夷。于是划分南越各地为南海、苍梧、玉林、合浦、交趾、九真、日南、珠厓、儋耳等九郡。西南夷平定后，划为各处为武都、牂牁、越巂、沈黎、文山五郡。

这年秋季，东越王余善造反，攻杀汉朝将吏。朝廷派横海将军韩说、中尉王温舒兵出会稽、楼船将军杨仆兵出豫章，分道进攻东越。又派浮沮将军公孙贺兵出九原、匈河将军赵破奴兵出令居，出击匈奴，行军二千余里，不见匈奴兵马而回。于是又从武威、酒泉两地划出设立敦煌、张掖二郡，迁徙内地民众充实这几处。