汉景帝刘启死后，其子刘彻即位，是为汉武帝。刘彻在位期间采取了一系列改革措施，锐意进取，使得汉朝的政治、经济、军事变得更为强大。在政治上，汉武帝刘彻加强皇权，首创年号，采纳主父偃的建议，施行推恩令，削弱了诸侯王的势力，从此，诸侯王的势力不再能够对中央构成威胁;后又以诸侯献上的黄金成色不纯为由，取消了百余位列侯的爵位，即史书上所称的“酎金失侯”事件。经此二次事件后，中央集权得到了大大的加强。

　　文化上，废除了汉朝以“黄老学说、无为而治”治国的思想，积极治国;并采纳董仲舒的建议，开始重用儒术。尽管刘彻时期兼用儒、法、道、阴阳、纵横等各家人才，汉朝也一直“霸王道杂之”，但汉武帝刘彻时期对儒家的采用，使得儒家思想得到重视，并在以后逐渐成为中国历经二千年的主流思想。

　　军事上，积极对付汉朝的最大外患——匈奴。据记载，汉代边防军的最低工资是每月600钱，而军区司令级则高达每月16000钱。按物价折算，其军饷相当于今天的月薪4800元到12.8万元。薪水之外还有补贴：刘彻巡视北方时，一次犒赏边防军就达100万匹丝绸和200万钱。大幅提高军人的待遇，在这期间，汉朝先后出现了卫青、霍去病等天才将领，终于击败匈奴单于，使得“漠南无王庭”，又收复南越国和朝鲜，征服中亚大宛国，西域臣服，使中国成为亚洲第一霸主，世界第一大帝国。

　　外交上，两次派张骞出使西域，开辟了丝绸之路。并先后以两位翁主刘细君，刘解忧和亲西域乌孙，而达到了离间西域和匈奴，进而控制西域的目的，并开通了长安到中亚的丝绸之路，丝绸之路成为东西方经济文化交流的桥梁。汉武帝时期奠定了汉地范围，也是汉朝走向强盛的重要时期。