漢匈戰爭，是漢武帝一生中最輝煌壯烈的詩篇。自元光二年的馬邑之戰始，至征和三年發起最後一次燕然山遠征，四十餘年之間，漢武帝傾全國之力發動了對匈奴的十五次遠征。其規模之大，氣魄之雄偉，在世界軍事史上均屬罕見。其中，尤以元狩四年漢匈漠北大戰最為慘烈。此戰後迫使大單於向西方遠遁，匈奴內部發生分裂。由此，開始了古代史上一次重大的自東向西的民族大遷徙。
公元前133年，漢武帝召集群臣商議對匈奴的政策。主戰派大行（官名，主管對外聯絡）王恢說道：“聽說戰國時的代國是個小國，還能抗擊匈奴。現在陛下神威，國家統一，匈奴卻侵盜不止，就是因為不怕我們。我認為對匈奴應該抗擊。”禦史大夫韓安國連連反對，他說：“漢高祖當年打匈奴即遭到圍困，7天沒吃東西，隻好‘和親’，至今已五世平安了。還是不打為好。”王恢嚴厲駁斥了韓安國的論調，建議采取誘敵深入，以“伏兵襲擊”的作戰方法。漢武帝支持王恢的抗戰主張。匈漢戰爭由此開始。
從公元前133年至前119年，漢武帝派兵和匈奴進行了多次作戰。其中，決定性的戰役有三次：河南之戰、河西之戰和漠北之戰。
公元前127年，匈奴貴族以兩萬騎兵入侵上穀（今河北懷來縣）、漁陽。漢武帝派青年將領衛青率3萬騎兵出雲中（今內蒙古托克托縣），西至隴西（今甘肅東部），收複河套地區，掃除匈奴進犯的軍事據點。衛青采取迂回進攻的方法，從後路包抄，一舉趕走匈奴的樓煩王和白羊王，解除了長安的威脅。
於是，漢武帝在那裏設朔方郡、五原郡，移民10萬屯墾，又重新修了秦代的舊長城，派兵駐守。衛青升為長平侯。公元前124年，衛青率騎兵趕走了匈奴的右賢王，生擒匈奴王子10餘人，凱旋而歸。漢武帝破格提升衛青為大將軍，成為全軍的統帥。
第二年，在和匈奴的戰鬥中又湧現出一位18歲的將領霍去病。他是衛青的外甥。一次，他一馬當先，率領800騎兵突進匈奴營地幾百裏，取得大勝。漢武帝據此封他為冠軍侯，給他造了一座闊氣的房子，讓他去看。霍去病說：“匈奴未滅，無以家為！”
河西戰役是從公元前121年3月開始的。霍去病率領1萬騎兵，從隴西出發，在皋蘭山腳下和匈奴騎兵交戰，越過焉支山（今甘肅山丹縣境內）追擊500多公裏。夏天，霍去病率幾萬騎兵，行軍1000多公裏，一直打到祁連山麓，給匈奴貴族以沉重的打擊。漢武帝在河西地區先後設置武威、酒泉、張掖、敦煌四郡，移民10萬定居農墾。河西走廊的收複，解除了漢王朝的西部威脅，打通了漢和西域交往的道路。
公元前119年的漠北戰役規模最大。漢武帝派衛青、霍去病率10萬騎兵，幾十萬步兵，分別從定襄郡（今內蒙古呼和浩特東南）和代郡（今河北蔚縣）出發，共擊匈奴單於於漠北。衛青北進千餘裏度過大沙漠，直抵闐顏山（今杭愛山脈），殲敵19萬餘人。霍去病深入1000多公裏，追擊匈奴左賢王兵到狼居胥山（今肯特山），俘敵74萬餘人。在這次戰役中，漢武帝還組織了14萬匹戰馬隨行，以備換用，派了10萬輜重兵轉運糧草，保證了主力軍的物資供應。
漠北之戰給匈奴以致命打擊，出現了“匈奴遠遁，漠北無王庭”的局麵。從此，匈奴北徙漠北。漢北自朔方，西至令居（今甘肅永登），以60萬吏卒屯田，加強防守。
漢武帝反擊匈奴之戰，從根本上摧毀了匈奴的軍事實力，使匈奴再也無力對漢王朝構成威脅。戰爭中，匈奴被殲人數累計高達15萬之多。匈奴失去水草豐盛、氣候溫和的河南、陰山和河西的基地，隻得遠徙漠北苦寒之地，人畜銳減，開始走向衰落。而漢王朝則聲威赫赫，國勢日隆。另外，抗擊匈奴的勝利也為漢王朝加強和鞏固邊防建設，促進與中亞、西亞各國人民的經濟、文化交流開辟了道路。
漢武帝對匈奴用兵44年，如此大事武功，在中國曆代帝王中，可謂是“前無古人，後無來者”。
巫盅之禍
“巫蠱之禍”，它實質上是漢武帝末年封建統治集團內部發生的重大政治事件。
巫蠱是一種巫術。當時人認為使巫師祠祭或以桐木偶人埋於地下，詛咒所怨者，被詛咒者即有災難。
征和二年(前91年)，有人舉報丞相公孫賀的兒子公孫敬聲與陽石公主私通，又派人用巫術詛咒漢武帝，並且在漢武帝經常經過的甘泉宮馳道埋偶人，詛咒之言十分惡毒。於是，公孫賀父子死於獄中，整個家族都被處死。數月之後，陽石公主和諸邑公主都因為巫蠱罪而被處死。