军事
汉匈战争
匈奴自秦末以来一直威胁中国北边，使农耕生产的受到严重影响。武帝即位之后，自前133年马邑之战起，结束汉朝初期对匈奴的和亲政策，决心设法解决匈奴的外患问题。从元光六年（前129年）开始对匈奴作战。经过卫青和霍去病等人的北伐后，西汉西北边境上的威胁暂时解除。中原北边农耕经济从匈奴造成严重破坏的局面中得以恢复。匈奴在军队主力以及人畜资产受到严重损失的情况下，继续向北远遁，并有七年时间即从公元前119年至前112年漠南无王庭，不过其后匈奴又南下与羌人组织联盟攻击汉朝。而西汉军队占领从朔方至张掖、居延间的大片土地，设置酒泉、武威、张掖及敦煌四郡，并且命令关东地区人民移民这一地区，此举不但保障河西走廊的安全，使西方地区的得到开发，更打通了中原文化和西域文化交通的通路。
开疆拓土
汉武帝除了北伐匈奴之外，也武力平定四方，大幅开扩领土，在西南，汉朝消灭了夜郎及南越国，先后建立了7郡，使到今日的两广地区自秦朝后重新归纳中国版图。而海南岛在历史上，也首次真正纳入中国的版图。在东方，他于公元前109年至前108年派兵消灭了卫氏朝鲜，并且将卫氏朝鲜的国土分为四郡──乐浪郡、真番郡、临屯郡及玄菟郡。
外交
参见：丝绸之路和张骞
汉武帝派遣了张骞出使西域，张骞的两次出使打通了中原文化和西域文化交通的通路。即丝绸之路，极大促进了中国同西方经济及文化的交流。
文化
独尊儒术
参见：独尊儒术和董仲舒
建元元年（辛丑，公元前140年）诏举贤良方正直言极谏之士，上亲策问以古今治道。广川董仲舒上天人三策，对曰“《春秋》大一统者，天地之常经，古今之通谊也。今师异道，人异论，百家殊方，指意不同，是以上无以持一统，法制数变，下不知所守。臣愚以为诸不在六艺之科、孔子之术者，皆绝其道，勿使并进，邪辟之说灭息，然后统纪可一而法度可明，民知所从矣！”。汉武帝采用了董仲舒的建议，“罢黜百家，独尊儒术”。结束先秦以来“师异道，人异论，百家殊方”的局面，于是“令后学者有所统一”。为儒学在中国古代的特殊地位铺路，亦使到儒学成为了中国社会的基础思想。对中国后代的政治、社会及文化等领域产生了深远的影响。但是，亦有人认为他利用儒学敦化民风，同时采用法术及刑名巩固政府的权威，即是所谓儒表法里。
创建太学
汉武帝元朔五年，创建太学，是接受当时儒家学者董仲舒的建议。董仲舒指出，太学可以作为“教化之本原”，也就是作为教化天下的文化基地。他建议，“臣愿陛下兴太学，置明师，以养天下之士”，这样可以使国家得到未来的人才。所谓“养天下之士”，体现出太学在当时有为国家培育人才和储备人才的作用。汉武帝时期的太学，虽然规模很有限，只有几位经学博士和五十名博士弟子，但是这一文化雏形，代表着中国古代教育发展的方向。太学的成立，助长民间积极向学的风气，对于文化的传播，成为重要的推手，同时使大官僚和大富豪子嗣垄断官位的情形有所转变，一般人家子弟得以增加入仕的机会，一些出身社会下层的人才，也有机会到朝廷做官。
建立乐府
乐府一名本指管理音乐的官府。汉武帝在掌管雅乐的太乐官署之外，另创立乐府官署，掌管俗乐，收集民间的歌辞入乐。“采诗夜诵，有赵、代、秦、楚之讴”、“以李延年为协律都尉，多举司马相如等数十人造为诗赋，略论律吕，以合八音之调，作十九章之歌”。后人把乐府机关配乐演唱的诗歌，也称乐府。
颁布太初历
太初历是中国历史上曾经使用过的一种历法，亦是中国历史上第一部完整统一，而且有明确文字记载的历法。在天文学发展历史上具有划时代的意义。在汉武帝太初元年（前104年），由邓平、唐都、落下闳及司马迁等根据对天象实测和长期天文纪录所制订。《太初历》的制订是中国历史上具有重要性的一次历法大改革。《太初历》的科学成就，首先在于历法计算上的精密准确。中国汉初以前，主要采用“古六历”（黄帝、颛顼、夏、殷、周、鲁）中的《颛顼历》。这个古历，计算一年为三百六十五又四分之一日，一月是二十九天又九百四十分之四百九十九。由于这种古历计算不够精密，常出现月初是无月光的朔日，但实际天空中却有圆满的月光；月中是有月光的望满之日，夜晚却并没有月亮。为了改变这种不对照的现象，司马迁主持制订《太初历》时，重新进行了反复地周密地运算和实践验证。还在于第一次计算了日月蚀发生的周期和精确计算了行星会合的周期。
经济
改革币制
指中国西汉武帝统治时期进行的币制改革。西汉自建立以来，币制混乱，郡国铸币失控又是汉景帝时期七国之乱发生的原因之一。汉武帝统治时期，由于对外征伐不断，中央财政从此前“京师之钱累巨万，贯朽而不可校”的丰盈一变而为入不敷出的困局。“而富商大贾或蹛财役贫，转榖百数，废居居邑，封君皆低首仰给。”富商大贾富可敌国，恰与窘困的中央财政形成了鲜明对比。中央政府除了靠鬻武功爵等方式快速增加财政收入外，“冶铸煮盐，财或累万金，而不佐国家之急，黎民重困。于是天子与公卿议，更钱造币以赡用，而摧浮淫并兼之徒。”增加中央财政收入，打击大商人，此即汉武帝币制改革的初衷。故汉武帝即位后，为了中央政府在经济管理和政治统治上的需要，便十分重视解决币制问题，先后进行了六次币制改革，基本解决了汉初以来一直未能解决的币制问题。一方面稳定了金融，另一方面将地方的铸币权重新统一于中央。六次改革后三官五铢的发行一举解决了困扰西汉金融多年的私铸、盗铸问题，汉武帝的币制改革至此取得了较大成功。
盐铁国营
中央政府在盐、铁产地分别设置盐官和铁官，实行统一生产和统一销售，利润为国家所有。这项制度实施，使国家独占国计民生意义最重要的手工业和商业的利润，可以供给皇室消费以及巨额军事支出。当时，人民的赋税的负担没有增加，国家的收入大增，不但弥补财政上的赤字，并且还有羸余。不过官营盐铁却给社会经济和民众生活带来负面的影响。例如官盐价高而味苦，铁制农具粗劣不合用等。
汉武帝元封元年，桑弘羊针对“诸官各自市（购买），相与争，物以故腾跃，而天下赋输，或不偿其僦费”的情况，在全国推行均输法，下令各郡设均输盐铁官，将上贡物品运往缺乏该类货物的地区出售，然后在适当地区购入京师需求的物资。此法既能解决运费高昂的问题，又可调节物价。更重要的是均输法舒缓汉武帝晚年的财政危机，桑弘羊对此曾有所赞扬：“山东被灾，齐赵大饥，赖均输之蓄，仓禀之积，战士以奉，饥民以赈”。然而，均输法却被批评未能解决物价问题，“轻贾奸吏，收贱以取贵，未见准之平也”。
重视农业
在经济方面，汉武帝为推动农业，采取了一系列措施。他在全国修了不少水利工程，例如：龙首渠，六辅渠等等，以便农田灌溉。再加上新式耕种技术的提倡，农业生产得到进一步发展。