武帝下令增修汉律，对各级官吏严加管理。有功则赏，有过则罚。
武帝推行了“推恩令”，以削弱各诸侯国的势力。汉高祖刘邦，实行的是周代的分封制和秦朝的郡县制相结合的制度。除15郡外，又设立了9个诸侯国。封国的诸侯王，权势很大。他们在本国有人事权、财政权，甚至有部分的军事权。他们逐渐闹起独立来。景帝时，吴楚七国终于叛乱。叛乱虽然被镇压下去了，但诸侯国强大的势力终究是块心病。武帝想解决这个难题。
于是大臣主父偃建议实行“推恩令”。其主要内容是，在诸侯国内，诸侯王虽有几十个王子，原来只有嫡长子可以继承王位。现下令，推恩各诸侯王，可以在其国内用自己的领土，分封王侯。这样，大诸侯国就自然分解为几十个小国了。表面上恩及他们，实则是削弱了他们的势力。这个政策的实行，大大地加强了中央集权。
武帝采纳大臣桑弘羊的建议，决定统一货币。下令取消郡国铸币权，郡国原有旧钱一律收回销毁。铸币权归中央所有，统一发行五铢钱。这一举措，有力地推动了汉朝经济的发展。
武帝重用大将军卫青、霍去病，三次反击匈奴的侵扰，取得了决定性的胜利。强盛近百年的塞北匈奴，从此逐渐衰落。汉朝北部边境10余年没有发生战争。
武帝两次派张骞出使西域。由张骞开辟的东起长安，中经河西走廊、塔里木盆地，翻过帕米尔高原，通向中亚和西亚，西达地中海东岸的贯通亚欧的大通道，绵延1000余公里，后人称为“丝绸之路”。这条大通道的开辟，对中西经济、文化的交流，对中国多民族国家的形成，意义重大。
武帝晚年，深感自己常年穷兵黩武政策的不当，于是在轮台下诏罪己，历数自己的为政过失，这在中国古代的帝王中可以说是首屈一指。武帝于公元前87年病逝。临死前把国事托付给了霍去病的弟弟霍光，让他辅佐幼主。汉朝在霍光秉政时期继续保持了强盛，出现了历史上的“昭宣中兴”局面。