漢武帝除了北伐匈奴，還東征西討，先後平定兩越、南夷、朝鮮，皆有拓土之功，終其一朝，共新建了二十四個郡，五個屬國。此外，武帝還先後打敗樓蘭、車師和大宛國，立威於西域，使絲綢之路得以暢通，中西經濟文化交流空前繁榮。中國的商品和技術，通過西域，甚至遠達大秦（羅馬帝國）及歐洲各地。

南定兩越

越人聚居的東南，分東越（浙江、福建沿海）及南越（廣東、廣西、越南）兩地，秦時直轄中央。漢初，東越因助高祖敗項羽而受封為閩越、東甌兩屬國。武帝即位第三年，東甌王為避閩越進襲，率四萬多民眾內遷於江淮。閩越王弟殺其兄獻漢，封為東越王，轄閩越舊土。南越地廣，武帝敗匈奴後便遣使諭其內屬。越相呂嘉反對，起而作亂，弑漢使，又誘殺二千漢軍，武帝怒，集十萬人征討，滅國，置九郡治理。翌年東越王反，亦滅之，遷其民於江淮。

平西南夷

漢邊巴、蜀兩郡的西南，即今貴州、雲南和四川西、南部一帶，住有許多語言、風俗不同的小國，通稱為「西南夷」，較大者有滇、夜郎、邛都、昆明等。武帝二十七歲時曾派唐蒙率軍夜郎，諭其內附。夜郎及其周邊小國貪圖賞物而應允。漢設犍為郡治之。諸小國恃路遠且險，無心受治，遇武帝自蜀探路往身毒（印度）的使者，皆阻。南越作亂，武帝擬調西南夷各屬國軍隊助戰，且蘭國不滿，殺宣詔使而作亂，眾國隨反。武帝發巴蜀罪犯平叛，置五郡分治。

東討朝鮮

漢初由燕人衞滿創建的朝鮮政權，雖曾向漢廷表示臣屬，但既未晉京朝見，又阻鄰近小國與漢廷聯繫，早惹武帝不滿。平西南夷後兩年，朝鮮王殺遼東郡都尉，武帝遂徵調全國罪犯分水陸兩路討伐。朝鮮王利用水陸路兩位漢將的戰略不配合，守城頑抗。武帝見兩將久未得勝，急，派公孫遂協調。公孫遂借天子符節，把主招降的陸將楊僕召到主急攻的水師荀彘營中，扣之，統兩軍予荀彘指揮，再行急攻。朝鮮人懼，殺王出城投降。武帝置四郡分治。

敗樓蘭車師

自張騫使西域封侯後，樂意遠涉西域的自薦者大增，武帝遣出西域的使團不絕於道。但這些自薦者良莠不齊，言行乖張，又常私吞漢廷對出使國的賞賜，令西域各國對漢使漸感煩厭，遂加抵制，拒供飲食，其中，地處要道的樓蘭（今新疆若羌縣）、車師（今新疆吐魯番市）更常掠劫漢使。武帝在滅朝鮮的翌年，即命趙破奴率輕騎七百餘深入西域，先突襲樓蘭，生擒樓蘭王，再北上大破車師，並在酒泉至玉門關之間境內加設亭障。西行之道又復暢通。