漢景帝劉啓死後，其子劉徹即位，是爲漢武帝。劉徹在位期間採取了一系列改革措施，銳意進取，使得漢朝的政治、經濟、軍事變得更爲強大。在政治上，漢武帝劉徹加強皇權，首創年號，採納主父偃的建議，施行推恩令，削弱了諸侯王的勢力，從此，諸侯王的勢力不再能夠對中央構成威脅;後又以諸侯獻上的黃金成色不純爲由，取消了百餘位列侯的爵位，即史書上所稱的“酎金失侯”事件。經此二次事件後，中央集權得到了大大的加強。
文化上，廢除了漢朝以“黃老學說、無爲而治”治國的思想，積極治國;並採納董仲舒的建議，開始重用儒術。儘管劉徹時期兼用儒、法、道、陰陽、縱橫等各家人才，漢朝也一直“霸王道雜之”，但漢武帝劉徹時期對儒家的採用，使得儒家思想得到重視，並在以後逐漸成爲中國曆經二千年的主流思想。
軍事上，積極對付漢朝的最大外患——匈奴。據記載，漢代邊防軍的最低工資是每月600錢，而軍區司令級則高達每月16000錢。按物價折算，其軍餉相當於今天的月薪4800元到12.8萬元。薪水之外還有補貼：劉徹巡視北方時，一次犒賞邊防軍就達100萬匹絲綢和200萬錢。大幅提高軍人的待遇，在這期間，漢朝先後出現了衛青、霍去病等天才將領，終於擊敗匈奴單于，使得“漠南無王庭”，又收復南越國和朝鮮，征服中亞大宛國，西域臣服，使中國成爲亞洲第一霸主，世界第一大帝國。
外交上，兩次派張騫出使西域，開闢了絲綢之路。並先後以兩位翁主劉細君，劉解憂和親西域烏孫，而達到了離間西域和匈奴，進而控制西域的目的，並開通了長安到中亞的絲綢之路，絲綢之路成爲東西方經濟文化交流的橋樑。漢武帝時期奠定了漢地範圍，也是漢朝走向強盛的重要時期。
