李陵兵败之地离边塞只100多里，朝廷闻讯，想让李陵死战，后得知李陵投降了匈奴，武帝大怒，责问陈步乐，陈步乐自杀身亡。单于得到李陵以后，因其家族声望很高，打仗又英勇顽强，就把自己的女儿嫁给他，使李陵在匈奴有了尊贵的地位。汉朝知道了这件事，就把李陵的母亲、妻子、儿子都杀了，从此以后，李家的声名败坏，凡与李陵有关的人都为之感到羞耻，朝廷上下文武群臣也都一致谴责李陵。太史令司马迁对这件事却有不同的看法，他认为：李陵带步不足五千，深入匈奴的内地去迁制数万骑兵，转战千里，矢尽粮绝，杀伤匈奴一万多人，今虽兵败降胡，但从他的赫赫战功看，真是虽败犹荣，古名将不过如此。他不愿死，只是为了保存自己再寻机报国。武帝认为司马迁是在败坏贰师将军李广利的名誉而为李陵辩解，司马迁因此触怒武帝，受到迁连而遭宫刑。
事后，武帝悔悟，认识到李陵是因为没有救兵才战败的。狡诈的路博德对此事负有责任。所以朝廷就赏赐了那些逃回汉朝的李陵的士卒，以做补偿。
李广利降匈奴
汉征和三年（前90年）春天，匈奴又大举入侵五原和酒泉二郡，杀死汉军两个都尉。三月武帝下令大举反击，遣贰师将军李广利率七万人出五原，商丘成率二万人出西河，马通率四万骑兵出酒泉，以击匈奴。
匈奴单于听说汉军大举出击，便将其辎重全部北移到郅居水南岸，匈奴左贤王驱其人民度过余吾水向北六七百里，居于兜衔山以避汉军锋芒。单于自率精兵渡过姑且水，严阵以待。商丘成率军抵达后，大破匈奴击败部分匈奴军，向北追击，但走迷了路，不见敌兵，便向南撤回。匈奴派李陵和匈奴大将率军三万余骑在后追击，转战九天，一直追过蒲奴水（在今蒙古达兰札达加德北），汉军反击，匈奴军战败，引军退走。马通军出酒泉至天山（今新疆乌鲁木齐东），匈奴派大将偃渠率二万骑兵进行邀击，见汉军强大，自知不敌，便引军退还。马通军无所得失。这时，汉朝方面怕车师（今新疆奇台西北）国派军拦遮马通军，派开陵侯成娩率楼兰、尉犁、危须等六国之兵共同包围车师，尽掳车师王及其人民而还。贰师将军李广利出塞后，匈奴派右大都尉和卫律率五千骑兵在夫羊句山峡（今蒙古达兰扎达加德以西）邀击汉军。李广利率军击败匈奴兵，乘胜向北追击，至范夫人城，匈奴兵狼狈逃走，莫敢阻挡。
当初，李广利在离开长安，到五原指挥军队出征时，丞相刘屈为李广利祖道，送至渭桥。李广利以当时武帝原来的太子刘据因巫蛊之祸而死，新太子尚未确立，想努力立自己的妹妹李夫人所生的昌邑王刘为太子，便对刘屈说：“愿君侯早日向陛下请求立昌邑王为太子。如果昌邑王为帝，君侯还有什么可以忧虑呢？”刘屈答应了此事。李广利的女儿又是刘屈的妻子，因而二人都想要武帝立昌邑王为太子，但是，李广利走后，内谒者令郭穰告发：“丞相夫人祝诅圣上，又和贰师将军李广利共同祷祠，欲令昌邑王为帝。”有司按验属实，罪至大逆不道。六日，武帝下诏将刘屈用厨车载以徇示，然后在长安东市腰斩，妻子枭首于华阳街。贰师将军李广利的妻子也被收捕。李广利在军中听说后，恐惧而不知所出。李广利的掾属胡亚夫也是因为避罪而从军击匈奴，乘机劝李广利说：“夫人、室家皆在官府，如果将军回去，不巧被抓起来，还能再见到郅居水以北之地吗？”劝李广利投降匈奴。此时，李广利狐疑不决，不愿投降，想深入匈奴，立下大功以赎罪，便率军北上，进至郅居水边。匈兵早已退走。李广利继续深入，派护军率二万骑兵渡过郅居水北进。汉军刚渡河，恰逢匈奴左贤王和左大将率二万骑兵赶到，双方大战一日，汉军杀死匈奴左大将，匈奴兵伤亡惨重。李广利军长史和决眭都尉火军渠侯商量说：“李将军心怀异心，想危众以求功，恐必败。”准备一同将李广利抓起来。李广利知道后，斩杀长史，率军南撤，至燕然山，匈奴单于知道汉军长途行军，疲劳不堪，便自率五万骑兵遮击汉军，双方大战，死伤都很惨重。夜里，匈奴单于乘着夜色在汉军南撤的必经道路上挖了一条数尺深的沟，然后从后面猛击汉军。汉军毫无防备，前军突然隐于沟中，后军赶到，叠相践踏，遂陷入混乱而大败。李广利见汉军已败，便投降了匈奴。匈奴单于素知李广利为汉朝大将，把自己的女儿嫁给李广利，尊宠在卫律之上。汉朝听说后，遂族灭李氏宗族。武帝时期对匈奴的最后一战，以汉军失败告终。
汉征朝鲜
战国时期，中原战乱，邻近朝鲜的燕、齐两国人，为了逃避战乱，曾成批迁到朝鲜。秦灭燕国以后，朝鲜属于辽东郡外侧的国家。汉朝建立后，由于距离朝鲜太远，难以防守，修筑了战国时辽东郡的原有要塞，一直到氵贝水为界，将该地划归燕国。后来，燕王卢绾逃往匈奴，燕人卫满乘此机会，率领千余人，渡过氵贝水奔到朝鲜，立自己为朝鲜王，建都王险城，统治朝鲜半岛西北部。
孝惠帝和吕后统治时期，天下刚刚安定。辽东郡太守就约卫满做汉朝的外臣，替汉朝防守塞外的蛮夷人，以防止他们滋扰汉边境。
汉武帝时，卫满的孙子右渠当政，招诱汉朝很多逃亡的人民，不去晋见汉武帝，而且，蛮夷族想晋见汉武帝的国王，也被右渠挡住。元封二年（公元100年），汉武帝派遣使者涉何出使朝鲜，指责右渠这种不友好的举动，右渠不服。涉何离开朝鲜，到达汉边境时，命令士兵杀死前来送行的右渠手下的裨将长。回国后，向汉武帝报告了出使的情况。汉武帝命涉何住辽东郡东部都尉。右渠因涉何杀死手下将领，派兵攻击辽东郡，杀死涉何，汉武帝下诏令，招募天下罪人编入军队，派遣楼船将军杨仆率领五万余人，左将军荀彘从辽东郡出兵配合，征讨朝鲜。
右渠派兵凭借险要地势进行抵抗。荀彘率领的辽东郡士兵先被击败。杨仆率精兵七千余人攻到王险城，右渠指挥军队出城迎战，杨仆的军队也被击攻。杨仆在山中躲避十多天，重新召集失散的部卒撤回。汉武帝见军队失败，派遣使者利用兵威去诏谕右渠，想令其不战而降。右渠见到汉使者后，就叩头谢罪说：“我本来愿意投降，只因怕被杨仆和荀彘欺骗，遭到杀害。现在，看到了你所持的信节，我请求投降。”派遣太子随汉使者到汉朝向武帝谢罪，并且献出五千匹马，并馈赠汉军军粮。右渠的太子随行的人有一万多，并且全副武装。在渡过氵贝水时，汉使者和荀彘怀疑其中有诈，就命令他们，既然是去谢罪的，不能携带兵器。太子怀疑汉使者此举是阴谋杀害他们，又率部众返回朝鲜。汉军又继续攻打朝鲜。荀彘率军攻破了右渠设在氵贝水的守军，继续向前推进，包围王险城。杨朴的军队也在王险城与荀彘军令师，两军合力攻打，但右渠率兵坚守不出，双方相持数月，汉军也无所建树。
被围困在王险城的右渠得知，荀彘在朝中任官，极受皇帝宠爱，军队作战力强。而杨仆的军队屡遭失败，心情沮丧，战斗力不强。右渠利用这种机会，假意派使者到杨仆军营中，声言向杨仆投降。杨仆很高兴，就和朝鲜使者多次商谈。荀彘几次和杨仆约定日期共同出兵攻击，杨仆的军队按兵不动，准备接受右渠的归降。荀彘派使者劝右渠投降，而右渠却扬言，要向杨朴投降。这样，造成杨仆和荀彘两将领之间的互相猜疑。荀彘怀疑杨仆按兵不动，阴谋联合朝鲜反叛。双方互相僵持。汉武帝见汉军久攻不下，派遣洛南太守公孙遂为使者，本着对国家有利的原则，前来督战。荀彘见到公孙遂后，就把杨仆军屡次不按约定的时间出兵，有阴谋联合朝鲜反叛的迹象告诉了他，并劝他捕杀杨仆，免生后患。公孙遂用天子所颁的符节，以征召杨仆到荀彘军中议事为名，逮捕了杨仆，将杨仆的军队归荀彘指挥。
荀彘率领两军合力攻城，右渠指挥军队奋起抵抗。右渠手下的相路人、相韩阴、尼溪相参、将军王口夹见汉军攻城猛烈，而右渠又不肯投降。恐汉军攻破城后被杀，韩阴、王口夹、路人相继逃亡，投降汉军。汉元封三年（前99年）夏天，尼溪相参派人诛杀了右渠，逃出城去，投降了汉军。但是，汉军还是没有攻下城来。右渠的大臣成巳派人诛杀准备投降汉军的官吏，率兵继续抵抗。荀彘派遣右渠的儿子长降返回城中，诛杀了成巳，汉军终于终占了王险城，平定了朝鲜。
汉武帝在朝鲜设置了真番、临屯、乐浪、玄菟四郡。并封尼溪相参为氵画清侯，相韩阴为荻苴侯，王口夹为平州侯，长降为几侯。杨朴和荀彘因在作战中争夺功劳，互不配合，荀彘被杀，杨仆被削为平民。
燕王谋反
汉武帝共生六子，燕刺王旦是第四子，为李姬所生。他与其兄弟齐怀王闳和广陵王胥同日封王。他为人机智，颇有辩才；博学多识，喜欢星相历数之术，迷恋骑射田猎之事；而且还广交游士。
汉征和二年（前91年），太子据因江充用事，被逼起兵造反，结果被诛，齐怀王闳又早逝，燕王旦自以为应当立他为太子，于是就上书武帝，要求入宫宿卫。无奈事情做得过于露骨，招致武帝嫌恶。武帝勃然大怒，要对他兴师问罪。后来又因罪被削去良乡、安次、文安之县。燕王既已失宠，当然，其太子梦也就无法实现了。
武帝死后，立了燕王的弟弟，年仅八岁的幼子昭帝，并命霍光等辅政。燕王心怀怨恨，得到武帝的遗诏时，不肯哀哭，怀疑玺书有假。并立即派心腹孙纵之、寿西长、王孺等到长安，探问有关皇位继承问题的确切消息。及见承位无望，更加愤怒。于是开始与宗室中山哀王的儿子刘长、齐孝王的孙子刘泽等人合作，积极为篡位作准备。其心腹郎中成轸劝他起兵夺位，说：“大王您失去了皇位，只能起兵夺取，不能坐享其成。如果大王一起兵，就是国中的女子都会支持您的。”燕王旦也大肆诋毁昭帝，说昭帝不是武帝的亲生儿子。刘泽也表赞同，准备与燕王共同造反。燕王旦于是招募死党，蓄治甲兵，整顿军队，扩充实力。郎中韩义等多次劝谏，反而遭其谋害。正赶上有人揭发刘泽反状，刘泽被青州刺史不疑收系，连及燕王。刘泽被诛，燕王却承赦宥。
后来，燕王旦与鄂邑盖长公主、左将军上官杰、御史大夫桑弘羊结成反对霍光联盟，企图首先翦除霍光，搬掉自己篡位过程中的主要障碍。于是在治始元六年（前81年），他上书昭帝，一方面离间昭帝与霍光，另一方面要求入宫宿卫，以便宜行事。年仅十四的昭帝却并不上他的圈套，他不但不信燕王旦之言，反而对霍光日益信赖，对上官杰等日见疏远。
万般无奈之下，燕王旦与上官杰等就孤注一掷，企图先杀霍光，再废黜昭帝，然后自己篡位。为了拉拢上官杰等，燕王旦信誓旦旦，答应事成之后封上官杰为王。同时，外连豪杰数千，随时准备起事。他的国相平对他说：“大王您前次与刘泽结谋举事，之所以事未成即被发觉，是因为刘泽平日喜欢炫耀。我听说左将军上官杰是一个轻率之辈，车骑将军年青骄纵，与他们谋事，恐怕难以成功。即便成功了，他们恐怕会来谋害大王您的。”燕王旦说：“前不久有一个男子到朝廷参见，自称是已故的太子，此事轰动整个长安，老百姓争着去看他，闹得一团糟。大将军霍光心中害怕，派军队保护自己。我是先帝的长子，众望所归，人心所向，怕他们造反怎么的！”
汉元凤元年（前80年），天下大雨，彩虹落至宫，井水干枯了，厕中有猪群跑出来，弄坏了官垒；鸟在空中争斗而死；老鼠在殿中跳舞；殿上的窗户自动关上，连打都打不开。如此种种的怪事接连发生，大家都吓得提心吊胆地过日子。迷信鬼神方术的燕王旦惊出一身病来，赶紧派人去祭拜葭冰和台水。正在这时，其姊盖长公主的一个门客的父亲叫燕仓的，知道了燕王的阴谋，就向大司农杨敞告发了。杨敞为事历来谨慎，且胆小怕事，不敢理此大案，于是就装病违避。燕仓又告到谏议大夫杜延年之处，杜延年上奏昭帝。九月，昭帝下令逮捕了燕王旦的同党上官杰、孙纵之、桑弘羊等，都被宗灭；盖长公主自杀。燕王旦听到消息，召集其相平问道：“事情已经败露了，可以起兵了吧？”平阻止他说：“左将军上官杰已死，老百姓都已知道了，不能再发兵了。”燕王旦忧虑愤懑，但毫无办法，只好束手待毙。他设宴与自己的大臣和家人相别，正赶上昭帝责备他的诏书到来，于是他就上吊自杀了。他的王后、夫人随他自杀的共达二十余人。昭帝赦免其太子建为庶人，谥燕王曰刺王。
昌邑王之废
汉元年元年（前74年），聪明果断、年仅23岁的汉昭帝突然病故。昭帝没有儿子，因此，谁继承皇位便成了问题。当时汉武帝的儿子在世者只有广陵王刘胥。大将军霍光和群臣商议，都觉得按次序应立刘胥为帝。但刘胥本来因为行为有失，武帝才不立他为嗣，霍光不愿立这样的人为帝，心中却又不自安，怕别人讥自己擅权。恰巧有一个郎官上书，说为国家社稷计，可以废长立少，广陵王不适合为帝。此言颇合霍光之意。故霍光以其书示丞相张敞等人，擢这个郎官为九江太守。经商定之后，承皇后诏，遣人迎昌邑王刘贺入京，准备继位。
