汉武帝即位初，一方面政治形势比较稳定，国家经济状况也比较好，另一方面诸侯王国的分裂因素依然存在，边境匈奴袭扰不断，而封建统治思想尚待确立。经济上采纳桑弘羊的主张，由政府直接经营运输和贸易；军事上任用卫青、霍去病为大将，解除了匈奴的威胁，统一今两广一带，推动了经济文化的发展。

  为加强中央集权，武帝接受主父偃的建议，颁布推恩令，即允许诸王将自自己的土地分给子弟，建立较小的诸侯国。内容主要是：诸侯王的王位除了由嫡长子继承以外，还可以用“推恩”（也就是广布恩惠，让更多的人来享受特权）的形式把其他的儿子在本侯国内分封。新的侯国就脱离原来王国的限制，地域独立，而且政治权力也基本被剥夺，受当地郡县官吏的管辖。这样，就使原来独立的地方王国自动地将权力上交给了国家。此后，地方的王与侯仅仅享受物质上的特权，即享用自己封地的租税。但是没有了以前的政治特权。汉武帝还找借口，一次就削去当时一半的侯国。汉武帝的这些措施奠定了中国大一统的政治格局。

  在惠帝、文帝、景帝期间，丞相大多主要是随刘邦打天下的功臣丞相受到礼遇，汉武帝和丞相多有不合，经常会借口打压杀死丞相，导致朝中大臣不愿意接任丞相之职。为贯彻自己的命令，他便设立中朝，尚书台也是这一时期出现的。汉武帝削弱丞相的权力还有一个很有利的条件，这就是原来做丞相的都是开国的功臣，他们已经年老，或者去世。汉武帝便利用这个有利的时机来让众多的儒生代替元老们，掌握国家政权，同时通过打击丞相来加强自己的权力。在元朔五年（前124年），汉武帝便让平民出身的儒生公孙弘来做丞相，这样就改变了以前总是由贵族来做丞相的惯例。

  汉武帝是中国历史上第一位使用年号的皇帝，公元前113年汉武帝以当年为元鼎四年，并追改以前为建元、元光、元朔、元狩，每一年号六年。但根据一些出土的文物来看，上面都标有建元、元光等年号，证明建元、元光等年号并非后来追命。

  为了进一步加强君主权力，汉武帝用派御史的方式对地方的豪强、官吏进行监督。元封五年（前106年），将全国分成了十三个监察区，每个区叫做部，每部派出一名刺史，中央的刺史叫做司隶校尉，其他十二个州都叫刺史。刺史的地位在当时是相当高的，相当于钦差大臣，而且是常年的，在地方还有自己的办公地点。就"刺史"名字本身来说，其实它已经具备了这种特点。"刺"即是刺举，也就是侦视不法，"史"是指皇帝派出的使者。

  汉武帝时任用官吏是多元化的。汉武帝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。元朔五年（前124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。汉武帝用人标准是惟才是举，其在位期间曾于元光元年及元封五年两次颁布求贤诏。“博开艺能之路，悉延百端之学”，“州郡察吏民有茂材异者，可为将相及使绝国者”。意思是只要愿为汉朝事业奋斗，有艺能、有才干的人，能为将相和可以出使遥远国度的人都可任用。正因如此，汉武帝时人才济济。班固就惊叹地说：“汉之得人，于此为盛！”这种现象的出现是值得认真研究的。

  中华民族发展史上汉武帝创造了数个第一，听取董仲舒的建议，“罢黜百家，表彰六经”就是把儒家学说作为封建正统思想，持法家，道家等各家学说的读书人，均受排斥，武帝还大力推行儒学教育，在长安举办太学。太学是中国古代最高学府，以儒家五经为主要教材，不学习其他各家学说。“罢黜百家，表彰六经”在中华传统文化舞台上独领风骚两千余年，受到历代统治者所推崇。但是汉武帝并非限制其他各家的发展，只是大力提倡儒家的发展儒法结合，即所谓的“儒表法里”。比如夏侯始昌既研习儒家又通晓阴阳五行家；宰相公孙弘兼治儒法两家；主父偃以纵横家起家；耿直的汲黯司马谈司马迁以黄老学说起家。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。

  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。中国汉初以前，主要采用“古六历”（黄帝、颛顼、夏、殷、周、鲁）中的《颛顼历》。太初元年（公元前104年）改太初历，以正月为岁首，色尚黄。《太初历》的制订是中国历史上具有重要性的一次历法大改革，是中国文明在世界天文学上的不朽贡献。《太初历》的科学成就，首先在于历法计算上的精密准确。

  汉武帝创建太学、乡学，设立举贤制度，形成了中国独特的文官制度。乐府一名本指管理音乐的官府。汉武帝在掌管雅乐的太乐官署之外，另创立乐府官署，掌管俗乐，收集民间的歌辞入乐。“采诗夜诵，有赵、代、秦、楚之讴”、“以李延年为协律都尉，多举司马相如等数十人造为诗赋，略论律吕，以合八音之调，作十九章之歌”。后人把乐府机关配乐演唱的诗歌，也称乐府。

  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。

  在外交上，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。从西域胡（黄）瓜、胡豆、胡麻、石榴、胡萝卜、葡萄、汗血马、核桃、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。中国传出了冶铁术、凿井术、丝绸制造、漆器制造等技术，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。中原大量的丝织品和金属工具向西输送，铸铁技术，井渠法也传到西域，历史意义重大。

  西域同内地的联系开始于遥远的历史年代，到公元前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。汉武帝任命张骞为中郎将，以堂邑侯家奴甘夫（又称堂邑父）为向导翻译，（“骞以郎应募，使月氏，与堂邑氏胡奴甘父俱出陇西。”出自《史记·大宛列传》）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，汉武帝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。开辟了链接东到长安，西到罗马帝国，最远至埃及亚历山大的贸易通道。