早期经历
　　汉武帝生于汉景帝前元年（公元前156年）；据《史记》、《汉书》的后妃传记载，汉武帝生于汉文帝后七年（公元前157年）六月。母王氏，汉景帝中子。其母王氏在怀孕时，汉景帝尚为太子。王氏梦见太阳进入她的怀中，告诉景帝后，景帝说：“此贵征也。”刘彻还未出生，他的祖父汉文帝就逝世了。汉景帝即位后，刘彻出生，他亦是王氏唯一的儿子。
　　前元四年（公元前153年），刘彻以皇子的身份被封为胶东王。同年，景帝的长子、他的异母长兄刘荣获封为太子。前元六年（公元前151年）秋九月，无子无宠的薄皇后被废。第二年（公元前150年）春正月，废栗太子刘荣为临江王；夏四月乙巳，其母王氏被立为皇后，丁巳，刘彻被立为太子。他成为太子与其母孝景王皇后和其姑母馆陶公主刘嫖有很大关系。刘嫖许诺将她的女儿陈氏嫁给当时四岁（古代按虚岁计算）的胶东王刘彻。刘彻后娶陈氏为妃，两人成婚的时间无考。
　　后元三年（公元前141年）正月，景帝逝世。甲子，太子刘彻即皇帝位，尊皇太后窦氏曰太皇太后，皇后王氏曰皇太后。

君临天下
　　登基之初，汉朝建立已经有六十多年了，天下安定，朝廷大臣们都希望天子举行祭祀泰山和梁父山的封禅大典，改换确定各种制度。而皇上也崇尚儒家的学说，就通过贤良方正的科目招纳贤士。赵绾（wǎn，晚）、王臧等人靠文章博学而做官，达到公卿的高位。他们想要建议天子按古制在城南建立宣明政教的明堂，作为朝会诸侯的地方。他们所草拟的天子出巡、封禅和改换历法服色制度的计划尚未完成，正赶上窦太后还在推崇信奉黄帝、老子的道家学说，不喜欢儒术，于是派人私下里察访赵绾等人所干的非法谋利之类的事情，传讯审查赵绾、王臧，赵绾、王臧自杀，他们所建议兴办的那些事情也就废止了。
　　直至窦太后去世，汉武帝才得以掌握大权。他进一步削弱诸侯王的势力，颁布大臣主父偃（yǎn）提出的推恩令，以法制来推动诸侯王分封诸子为侯，使诸侯王的封地不得不自我缩减。同时，他设立刺史，监察地方。加强中央集权，将冶铁、煮盐、酿酒等民间生意编成由中央管理，禁止诸侯国铸钱，使得财政权集于中央。思想上，采用董仲舒“罢黜百家，独尊儒术”的建议，为儒学教育在中国古代的特殊地位铺平了道路，在长安创立专门的儒学教育——太学，是当时的最高学府。汉武帝时期，汉朝亦不曾缺少法治思想。在宣扬儒学的同时，汉武帝亦采用法规和刑法来巩固政府的权威和显示皇权的地位。因此，汉学家认为这更应该是以儒为主以法为辅，内法外儒的一种体制，对广大百姓宣扬儒道以示政府的怀柔，而对政府内部又施以严酷的刑法来约束大臣。
　　经文景之治的休养生息等一系列的发展经济与民生政策之后，西汉王朝的国力已蒸蒸日上。汉武帝在承袭这些政策同时，积极准备军事力量的发展。
　　在军事上，汉武帝先平定南方闽越国的动乱。后开始着手以军事手段代替带有屈辱性质的和亲政策来彻底解决北方的匈奴的威胁。派名将卫青、霍去病三次大规模出击匈奴，收河套地区，夺取河西走廊，征服西域，封狼居胥，将当时汉朝的北部疆域从长城沿线推至漠北。
　　在对匈奴的战争同时，采取和平手段和军事手段使西域诸国臣服。丧失肥沃茂盛的漠南地区后，匈奴王庭远迁漠北，这就基本解决自西汉初期以来匈奴对中原的威胁，为后来把西域并入中国版图奠定基础。张骞出使西域，丝绸之路由此而始。
　　在天文历法上一直是汉承秦制，汉初一直推行秦历——颛顼历，以10月为岁首。直至汉武帝太初改历，施行新历法。而春节正是始于太初改历，汉武帝改正朔。

巫蛊之祸
　　征和二年的巫蛊之祸是汉武帝末年皇室内部发生的重大政治事件。当时人对神怪诅咒之说深信不疑，汉武帝也不例外。有一天中午，他正躺在床上睡觉，忽然梦见几千个手持棍棒的木头人朝他打来，把他给吓醒了。他以为有人在诅咒他，立即派江充去追查。
　　丞相公孙贺之子公孙敬声擅自动用军费1900万钱，事败后被捕下狱。时值汉武帝下诏通缉阳陵大侠朱安世，公孙贺为赎儿子之罪，将朱安世捕获移送朝廷。孰料朱安世在狱中上书，声称公孙敬声与阳石公主私通，在驰道上埋藏木人以诅咒皇帝。汉武帝大怒，公孙贺父子死狱中，满门抄斩。阳石公主、诸邑公主，卫青之子长平侯卫伉相继被牵连入内，被杀。
　　江充率领胡人巫师到各处掘地寻找木头人，并逮捕了那些用巫术害人。江充一直搜查到卫皇后和太子刘据的住室，把事先准备好的木头人拿出来陷害太子。此时汉武帝在甘泉宫养病，不在长安。
　　征和二年（公元前91年）七月壬午，太子派人假冒使者收捕江充等人，把江充杀了。苏文逃到汉武帝处，向汉武帝控诉太子，汉武帝开始并不相信此说，派使者召太子，但使者不敢到太子那里，回报武帝说“太子反已成，欲斩臣，臣逃归。”汉武帝大怒，下令丞相刘屈氂率兵平乱。太子带人离去，将长安四市的市民约数万人强行武装起来，到长乐宫西门外，正遇到丞相刘屈髦率领的军队，与丞相军激战五日，死者数万人。长安城有流言说太子谋反，所以人们不敢依附皇太子，而丞相一边的兵力却不断加强，最终，太子势孤力弱而兵败，唯有逃离长安。
　　汉武帝愤怒异常，唯有壶关三老令孤茂敢上书汉武帝为太子申冤。
　　太子向东逃到湖县（今河南灵宝西），隐藏在泉鸠里。主人家境贫寒，经常织卖草鞋来奉养太子。太子有一位以前相识的人住在湖县，听说很富有，太子派人去叫他，于是消息泄露；八月辛亥（初八），地方官围捕太子；太子知道自己难以逃脱，便回到屋中自缢而死；主人与搜捕太子的人格斗而死，二位皇孙也一同遇害。
　　太子有三子一女，全部因巫蛊之乱而遇害，太子之子、史皇孙刘进有一子刘病已幸存，尚在襁褓中，后改名刘询，为汉宣帝。
　　久之，巫蛊事多不信。官吏和百姓以巫蛊害人罪相互告发的，经过调查发现多为有不实。上颇知太子惶恐无他意，高寝郎田千秋讼太子冤曰：“子弄父兵，罪当笞；天子之子过误杀人，当何罢哉！臣尝梦见一白头翁教臣言。”于是汉武帝霍然醒悟，立即就任命田千秋为大鸿胪，并下令将江充满门抄斩，将苏文烧死在横桥之上。曾对太子兵刃相加的人也陆续被杀。汉武帝怜太子无辜，就派人在湖县修建了一座宫殿，叫作“思子宫”，又造了一座高台，叫作“归来望思之台”，借以寄托他对太子刘据和那两个孙子的思念，天下闻而悲之。

轮台罪己
　　汉武帝晚年求神仙又不成，又因巫蛊之祸造成父子相残、太子刘据自杀，种种打击使武帝心灰意冷，对自己过去的所作所为颇有悔意。在登泰山、祀明堂之后，武帝下《轮台罪己诏》说“朕即位以来，所为狂悖，使天下愁苦，不可追悔。自今事有伤害百姓，糜费天下者，悉罢之！”以表示承认自己的错误。天下也因此又逐渐归于和谐，为昭宣中兴的盛世奠定了基础。

托孤霍光
　　公元前88年，汉武帝叫画工画了一张“周公背成王朝诸侯图”送给霍光，意思是让霍光辅佐他的小儿子刘弗陵作皇帝。在这段时间里（具体时间不详），刘弗陵的母亲钩弋夫人“因过”受到斥责，忧死于云阳宫。一般认为是子幼母壮，为了防止钩弋夫人重演吕后称制的局面，汉武帝找借口处死了她。
　　公元前87年二月，汉武帝于弥留之际立刘弗陵为太子，四天后的丁卯日，汉武帝驾崩于五柞宫，享年七十岁。三月甲申葬于茂陵。霍光正式接受汉武帝遗诏，成为汉昭帝刘弗陵的辅命大臣，与车骑将军金日磾、左将军上官桀、御史大夫桑弘羊等人共同辅佐朝政。其后继者昭帝（实为霍光掌政）和宣帝坚持执行武帝晚年制定的与民休息的政策，因而在西汉中期出现了被后世称颂的昭宣中兴局面。
　　刘彻去世后，谥号孝武皇帝，庙号世宗，葬于茂陵。
　　魏晋南北朝之前，去世的皇帝能否追尊庙号有非常严格的规定，按照“祖有功而宗有德”的标准，开国君主一般是祖、继嗣君主有治国才能者为宗。西汉十四帝，历经211年，仅有四位皇帝拥有庙号，即太祖高皇帝刘邦、太宗孝文帝刘恒、世宗孝武帝刘彻、中宗孝宣帝刘询。

总评
　　汉武帝开创了西汉王朝最鼎盛繁荣的时期，是中国封建王朝第一个发展高峰，他的治理使汉朝成为当时世界上最强大的国家。
　　《汉书》评叙刘彻“雄才大略”，《谥法》说“威强睿德曰武”，就是说威严，坚强，明智，仁德叫武。在中国历史书内，“秦皇汉武”经常互相衔接。他的功业，对中国历史进程和后来西汉王朝的发展影响深远。
　　汉武帝是第一个用“罪己诏”进行自我批评的皇帝。敢于罪己，置自己过失于天下舆论中心，汉武帝无疑是第一人！至此，后代皇帝犯了大错，也会下“罪己诏”，公开认错，展示明君姿态。-
　　封建专制体制下，人才使用有两大陋习：一是任人唯亲，只用自己熟悉亲信的人；二是论资排辈，必须按“三十九级台阶”，一级一级往上爬，不能“乱”了规矩。而汉武帝一不会因言废人：只要有才华，主父偃持不同政见，汉武帝照样求贤若渴；二是敢于破格提拔：因为有能力，卫青家奴出身，汉武帝竟然破格提拔。-
　　不仅如此，汉武帝甚至摈弃正统，容纳异类，慧眼发现东方朔，将庄严的朝堂变成一个充满温情和快乐的休息室，君臣之间宛如玩伴；同时，他不以狎亵而丧失原则，对东方朔的诤言击节赞叹，言听计从。-
　　他初读《子虚赋》，即大为倾慕；得见作者司马相如，如获至宝，让他享受与自己同等的写作待遇。能识人、能容人、能用人。-

历代评价
班固：“孝武初立，卓然罢黜百家，表章六经，遂畴咨海内，举其俊茂，与之立功。兴太学，修郊祀，改正朔，定历数，协音律，作诗乐，建封禅，礼百神，绍周后，号令文章，焕然可述，后嗣得遵洪业，而有三代之风。如武帝之雄才大略，不改文景之恭俭以济斯民，虽诗书所称，何有加焉。”
汲黯：“陛下求贤甚劳，未尽其用，辄已杀之。以有限之士，恣无已之诛，臣恐天下贤才将尽，陛下谁与共为治乎？”
曹丕：“孝武帝承累世之遗业，遇中国之殷阜，府库余金钱，仓廪畜腐粟，因此有意乎灭匈奴而廓清边境矣。故即位之初，从王恢之画，设马邑之谋，自元光以迄征和四五十载之间，征匈奴四十馀：举盛馀，逾广汉，绝梓岭，封狼居胥，禅姑幕，梁北河，观兵瀚海，刈单于之旗，剿阏氏之首，探符离之窟，扫五王之庭。纳休屠昆邪之附，获祭天金人之宝。斩名王以千数，馘酋虏以万计。既穷追其散亡，又摧破其积聚，虏不暇于救死扶伤，疲困于孕重堕殒。元封初，躬秉武节，告以天子自将，惧以两越之诛，彼时号为威震匈奴矣。”
曹植：“世宗光光，文武是攘。威震百蛮，恢拓土疆。简定律历，辨修旧章。封天禅土，功越百王。”
李世民：“近代平一天下，拓定边方者，惟秦皇、汉武。”
虞世南：“汉武承六世之业，海内殷富，又有高人之资，故能总揽英雄，驾御豪杰，内兴礼乐，外开边境，制度宪章，焕然可述。方於始皇，则为优矣。至於骄奢暴虐，可以相亚，并功有馀而德不足。”
马周：“孝武皇帝虽然穷奢极侈，但承文、景遗德，故人心不动。向使高祖之后，即有武帝，则天下必不能全。”
司马贞：“孝武纂极，四海承平。志尚奢丽，尤敬神明。坛开八道，接通五城。朝亲五利，夕拜文成。祭非祀典，巡乖卜征。登嵩勒岱，望景传声。迎年祀日，改历定正。疲秏中土，事彼边兵。日不暇给，人无聊生。俯观嬴政，几欲齐衡。”
司马光：“孝武穷奢极欲，繁刑重敛，内侈宫室，外事四夷。信惑神怪，巡游无度。使百姓疲敝起为盗贼，其所以异于秦始皇者无几矣。然秦以之亡，汉以之兴者，孝武能尊先王之道，知所统守，受忠直之言。恶人欺蔽，好贤不倦，诛赏严明。晚而改过，顾托得人。此其所以有亡秦之失而免亡秦之祸乎？”
李纲：“茂陵仙客，算真是，天与雄才宏略。猎取天骄驰卫霍，如使鹰鹯驱雀。战皋兰，犁庭龙碛，饮至行勋爵。中华疆盛，坐令夷狄衰弱。追想当日巡行，勒兵十万骑，横临边朔。亲总貔貅谈笑看，黠虏心惊胆落。寄语单于，两君相见，何苦逃沙漠。英风如在，卓然千古高著。”
朱熹：“武帝天资高，志向大，足以有为。末年海内虚耗，去秦始皇无几。轮台之悔，亦是天资高，方能如此。”
吴裕垂：“武帝雄才大略，非不深知征伐之劳民也，盖欲复三代之境土。削平四夷，尽去后患，而量力度德，慨然有舍我其谁之想。于是承累朝之培养，既庶且富，相时而动，战以为守，攻以为御，匈奴远遁，日以削弱。至于宣、元、成、哀、单于称臣，稽玄而朝，两汉之生灵，并受其福，庙号‘世宗’，宜哉！”
赵翼：“仰思帝之雄才大略，正在武功。”
孙中山：“秦皇汉武、元世祖、拿破仑，或数百年，数十年而斩，亦可谓有志之士矣。拿破仑兴法典，汉武帝纪赞，不言武功，又有千年之志者。”
毛泽东：“汉武帝雄才大略，开拓刘邦的业绩，晚年自知奢侈、黩武、方士之弊，下了罪己诏，不失为鼎盛之世。”
翦伯赞：“用剑犹如用情，用情犹如用兵”。

历史首创
汉武帝是第一位使用年号的皇帝。
汉武帝是第一位在统一的国家制定、颁布太初历的皇帝，以正月为岁首这一点，一直沿用至今。
汉武帝时期写出了中国第一部纪传体的史书《史记》。
汉武帝时期出现了秦统一后中国见于史籍记载的《舆地图》，元狩四年四月丙申，“太仆臣公孙贺行御史大夫事……奏舆地图，请所立国名。
举贤良方正直言极谏之士对策，武帝亲自策问，选拔人材做官。
汉武帝独尊儒术，以儒家思想作为国家的统治思想始于此。
元朔五年为五经博士置弟子五十人，复其身；地方郡国可按一定条件选送一些人，可受业如弟子。经考试，能通一艺以上，可用作官吏。
汉武帝在独尊儒术时，又“悉延（引）百端之学”，形成了在以儒家思想为统治思想的同时，又兼用百家的格局。
元封二年（公元前年），汉武帝亲临现场督察堵塞黄河瓠子决口。
汉武帝时推广耧车（土法播种机）下种，此后这一方法在中国用了两千多年。
汉武帝派张骞通西域，打通了丝绸之路，促进了中、西双方的经济、文化交流。这在中国史上属首次。
汉武帝元封六年（公元前年）令细君公主嫁乌孙和亲。
在轮台、渠犁屯田，并置使者校尉。
汉武帝时用井渠法作龙首渠，后传入今中国新疆地区，并进而入波斯等地。
从西域引进葡萄、苜蓿种植，从大宛引进了良种马———天马，西域的乐曲、魔术传至中国，中国的铸铁技术、丝织品、丼渠法、漆器传至大宛等地。
汉武帝外施仁义，实行德治；同时又重视法治，用严刑峻法治理国家。
元封五年（公元前年），为加强对诸侯王和地方高官的监察，置十三州部刺史，令六百石级别的刺史督察二千石级别的郡国守相。
为加强皇权，改革丞相制度，设立中朝（内朝）。
元鼎二年（公元前年）禁郡国铸钱，专令国家所属上林三官铸钱，非三官钱不得流通，郡国以前所铸钱皆废销。
汉武帝通过大量移民在西北边郡屯田，这对反击匈奴战争的胜利、经营西域起了重大作用。
汉武帝是中国历史上第一位派大军深入匈奴腹地进行决战的皇帝。
汉武帝是中国历史上第一位提出要北方游牧民族———匈奴臣服于中原王朝的皇帝，为此又在今内蒙筑受降城。
李广利伐大宛后，西域南道诸国多臣服于汉，宣帝神爵二年（公元前年），匈奴日逐王降汉，匈奴不敢争西域，罢僮仆都尉。宣帝任命郑吉为西域督护，管理西域南、北道诸国，西域诸国臣服于汉。至此，西边直达里海，都成为了汉朝的疆域。
汉武帝平定南越后，首次在今海南岛置儋耳郡、珠崖郡，统治了今天的海南岛与南海诸岛的地区。