汉武帝时击匈奴，征大宛，收服两越，通西南夷，东灭朝鲜，后来设立「西域都护府」，正式将西域纳入中华版图，正是从西汉开始，奠定了中华的版图疆域。
（1）匈奴
①白登之围
秦汉之际，冒顿首次统一匈奴，建立了奴隶制政权。冒顿乘楚汉相争之机，东破东胡，西攻月氏，征丁零、坚昆等部（约在今蒙古至西伯利亚一带），南灭楼烦、白羊（约今内蒙古南部），控制了中国北部、东北部和西北部广大地区 ，拥有骑兵三十余万，势力十分强大。
随着奴隶制的形成和发展，匈奴的国家机构日益完善。最高首领叫单于，单于之下设左、右屠耆王（即左、右贤王），左、右谷蠡王，左、右大将，左、右大都尉等，这些大贵族都统率军队，多的万余骑，少的数千骑。大贵族之下还设有各级军官；处理政治的有裨小王、相、封都尉、当户等等。这些职位都由贵族世袭。单于又将全国疆土分为三部分，左屠耆王统治东边，单于居中直接统治，右屠耆王统治西边。
匈奴经常侵扰西汉边疆。前201年，冒顿单于围攻马邑，韩王信投降，次年攻晋阳（今太原）。刘邦闻讯，亲率三十万大军迎战，被围困于平城白登山（今大同东南）。后来用陈平计，向单于阏氏行贿，才得脱险。史称平城之围。
②「和亲」与「实边」
汉初，由于经济急待恢复，政权尚未巩固，采取「和亲」办法，把汉室公主嫁给单于，送去丝绸、粮食、酒等物品。但是和亲政策，并不能阻挡匈奴的掠夺。汉文帝十四年（前166年），匈奴老上单于率骑兵十四万攻杀北地郡（郡治在固原附近）郡尉，前锋到了雍（陕西凤翔）和甘泉（陕西淳化），火烧回中宫。八年后，匈奴又从云中（内蒙古托克托旗）、上郡（陕西榆林南鱼柯堡附近）两郡各侵入三万骑，长安城警报频传。
文、景时期，虽然对匈奴采取和亲政策，但为抵御匈奴的侵扰，也作了些防备工作。如汉文帝改革了边防军轮换制度，用免税、赐爵、赎罪等办法移民「实边」。还大力提倡养马，准备对匈奴进行反击。
③反击匈奴
汉武帝即位后，国家的经济实力空前雄厚，反击匈奴的条件成熟。汉武帝时期，反击匈奴的战争主要在元光二年（前133年）至元狩四年（前119年）间进行，先后打了十几仗，其中带决定性的大战役有三次。
第一次战役发生在元朔二年（前127年）。这一年匈奴侵入上谷、渔阳（北京密云县）。汉武帝派车骑将军卫青、将军李息率兵出云中，对河套及其以南的匈奴军发起突然袭击，匈奴白羊王逃走。西汉完全收复了河南地区，解除了匈奴对长安的威胁。西汉在这里设置了朔方郡（内蒙古杭锦旗）和五原郡（内蒙古五原）。
④霍去病西征
在元狩二年（前121年），汉武帝派霍去病出陇西，越过焉支山（甘肃山丹县东南胭脂山）西进，入匈奴境千余里，和匈奴军短兵肉搏，大获全胜。同年夏天，霍去病第二次西征，越居延泽（内蒙古居延海），攻到祁连山，大破匈奴军，河西的匈奴贵族损失惨重。同年，匈奴内部分裂，浑邪王率四万人降汉。这次战役后，汉在这里置武威、酒泉、张掖、敦煌四郡，历史上称「河西四郡」。从此打开了汉通西域的道路。
⑤漠北决战
元狩四年（前119年），为了彻底击溃匈奴，汉武帝召集诸将商议，决定深入漠北反击匈奴。同年，大将军卫青和骠骑将军霍去病率领十万骑兵，分东西两路进军。针对匈奴认为汉军不能远征的错误判断，西汉采取了奔袭追击的战术。卫青率领的西路军，从定襄，越沙漠，北进千余里，对匈奴单于大军进行包围。经过激战，匈奴单于率数百骑突围远逃，其主力全部被歼，汉军直追至赵信城（蒙古杭爱山下）。霍去病的东路军从代郡（河北蔚县一带）出兵，深入二千余里，跨过大沙漠，击败匈奴左贤王。经过这次战役，匈奴力量大大削弱，无力大举南下。
⑥「单于和亲」
汉武帝反击匈奴的战争取得了决定性的胜利，制止了匈奴残暴掠夺，保护了封建经济的发展，使北部边境地区得到进一步开发，便利了汉与西域的交通。
随着匈奴军事力量的削弱，匈奴和其他被奴役的各族人民反抗匈奴斗争也日益强烈，匈奴统治集团发生内讧。汉昭帝时，发生了五单于争立事件，接着分裂为南北两部。甘露三年（前51年），南匈奴呼韩邪单于降汉，北匈奴的郅支单于被迫西迁，后被西汉所杀。
竟宁元年（前33年），汉元帝以宫人王嫱（王昭君）嫁给了呼韩邪单于，结束了百余年来汉、匈之间的武装冲突。此后约有半个世纪，在北部边境出现了和平景象。在包头等地的汉末墓葬中，出土有「单于和亲」等文字的瓦当，是汉、匈关系改善的有力证明。
（2）西域
①张骞出使西域
前2世纪左右，西域分为三十六国，互不统属。在天山以北的准噶尔草原有乌孙、且弥等国；在天山以南，昆仑山以北的塔里木盆地地区，又分为为南道诸国和北道诸国。
北道诸国有龟兹（新疆库车）、疏勒、焉耆（新疆焉耆）、车师（新疆吐鲁番）等较大的国家。南道诸国有莎车（新疆莎车）、于阗（新疆和田）、楼兰（新疆罗布泊西）等国。公元前2世纪初，匈奴冒顿单于征服了西域，设官征税，并以此为据点，向西汉进攻。
建元三年（前138年），西汉从匈奴降人的口中获悉：在甘肃敦煌一带原来居住的大月氏部落，遭受匈奴的攻击，被迫西迁，对匈奴入时刻想报仇雪恨 。汉武帝为反击匈奴，截断匈奴的右臂，乃募使往大月氏，以联合大月氏夹击匈奴。张骞应募远道出使。他在途中被匈奴抓去，拘禁十余年。后来，他乘机逃走，越过葱岭，经大宛、康居，到达大月氏。但大月氏已占有大夏故地，不愿东归。张骞只好东返。他再一次冲破匈奴的拘禁，于元朔三年（前126年）返回长安。张骞的任务虽未完成，可是他沿途了解到西域各国地形、物产和风俗，为第二次出使西域打下了基础。张骞是西汉开辟西域道路的第一人。
前119年，汉进军漠北，匈奴向西北退却，依靠阿尔泰山以南各国的人力、物力，和汉朝对抗。因此，彻底割去匈奴右臂的问题，便被提到日程上来 [122-123] 。同年，汉武帝任命张骞为中郎将，率领三百多随员，携带大批金币丝帛以及牛羊向西域进发。张骞到达乌孙后，原定目的虽未达到，大宛、康居、月氏、大夏等国。元鼎二年（前115年）张骞回来，乌孙派使者几十人随同张骞一起到了长安。此后，汉朝派出的使者还到过安息（波斯）、身毒（印度）、奄蔡（在咸海与里海间）、条支（安息属国）、犁轩（附属罗马的埃及亚历山大城），中国使者还受到安息专门组织的二万人的盛大欢迎。自此，丝绸之路正式开通。
②打开西南之路
元封三年（前108年），汉武帝命赵破奴率军进攻楼兰、车师，并在酒泉至玉门关一带设立亭障，作为供应粮草的驿站和防守的哨所 [128-129] 。太初元年（前104年）汉武帝派李广利出征大宛，击败大宛后，西域的交通更加通顺。西汉又在楼兰、渠犁（新疆塔里木河北）、轮台（新疆库车县东）等地设校尉管理屯田，这是汉在西域最早设置的军事和行政机构，为后来设西域都护创造了条件。
神爵二年（前60年），匈奴内乱，日逐王降汉，匈奴在西域的影响日益缩小。汉宣帝乃任命郑吉为西域都护，治所在乌垒城（今新疆轮台县境）。都护是西汉中央驻西域的最高长官，从此，西汉在西域的统治完全确立。汉对西域有权册封国王，颁赐官吏印信，调军征粮。这说明，原来包括巴尔喀什湖以东、以南的新疆地区已成为中国的一部分。
自张骞通西域后，汉族与西域各族人民的经济文化联系日益密切，中原地区的先进技术不断地传入西域，如中原的井渠法和穿井技术对西域的影响很广泛。井渠法对土壤多沙的西域非常适应，后来流行于西北地区，称为坎儿井。此外丝织品、漆器等精美的手工业品大量向西域行销。西域人民也把生产经验和创造，如繁殖和饲养牲畜的方法、种植瓜果蔬菜和豆类的技术传到了内地，丰富了汉族人民的经济文化生活。
（3）西南夷
西汉时期，在云南、贵州和四川西南部一带，居住着许多语言、风俗不同的少数民族，当时统称之为"西南夷"。在贵州境内以夜郎（贵州遵义、桐梓一带）为最大。在云南东部也有几十个部落，以滇（昆明一带）为最大。自滇以北，到四川凉山一带，以邛都（四川西昌附近）为大。他们过着以农业为主的定居生活。再往西去，有巂、昆明（云南大理一带）等部落，他们以游牧为主。
汉武帝时，西南各族人民与内地的联系与日俱增。汉武帝曾派唐蒙为中郎将，进入夜郎，此后夜郎及其附近的许多城邑相约归附汉朝。汉朝在那里设置犍为郡（治今四川宜宾）。不久，汉武帝又派司马相如出使西南，在那里设官管理。张骞从西域归来后，汉武帝想打开由西南通往身毒（印度）的道路，前后多次派使者向昆明以西探索，终因无法前进而停止。公元前111年，西汉破南越之后，在西南设越巂郡（今四川西昌东南）、沈黎郡（今四川雅安南）、汶山郡（今四川茂汶县北）和武都郡（今甘肃成县）。公元前109年，汉武帝发兵至滇，降滇王，以其地为益州郡（今云南晋宁），并赐"滇王之印" 。这颗"滇王之印"，已在晋宁滇族贵族墓中发现。此后，西南大部分地区都归入西汉的直接管辖之下。
（4）三越国
秦始皇开发岭南，设置郡县，越、夏两地人民的联系进一步加强。秦末时，闽越首领无诸及东瓯首领摇曾率本族参加了反秦战争。西汉建立后，封无诸为闽越王，都东冶（福建福州）。公元前192年，立摇为东海王，都东瓯（今浙江温州），号东瓯王。在南越地区，原秦南海郡尉赵佗，乘秦亡之机割据南海、桂林、象郡，自立为南越武王。西汉建立后，中央立赵佗为南越王。吕后时，汉政府与南越关系恶化，赵佗遂自称南越武帝，"发兵攻长沙边邑"。汉文帝即位后，赵佗废帝号称王。公元前138年，闽越发兵围东瓯，东瓯王便向西汉中央请求内徙，遂被迁到江淮之间，和汉族人民杂居，接受西汉的直接统治。
公元前111年，东越王余善自立为武帝，汉武帝派遣横海将军韩说等分四道攻入闽越。征服了闽越地区的叛乱。汉武帝又把闽越人迁徙到江、淮一带。公元前113年，汉武帝宣谕南越王赵兴和王太后入朝。南越王及太后也愿意"内属"，唯丞相吕嘉反对，并起兵杀赵兴、太后及汉使者，立建德为王。公元前112年，汉武帝派伏波将军路博德等率军分路进击。年底，破番禺（广州），灭南越，将南越故地分为九郡：南海（今广州）、郁林（今广西桂平县西）、苍梧（治今广西梧州市）、合浦（今广东合浦县北）、珠崖（今广东琼山东南）、儋耳（今海南儋县西北）以及交趾、九真、日南。从此，东南沿海地区与内地之间的联系更加密切，特别是中原人民不断南迁和许多越人迁居内地，更促进了南方经济文化的发展和夏、越人民的进一步融合。
