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1、北方疆域的開拓。西元前127年漢將衛青出擊匈奴，不僅收復了隴西、北地、上郡的北部，還收復了河南地，置朔方、五原2郡；雲中、雁門2郡北界也得到恢復。後，衛青、霍去病在儼然山下，大破匈奴，誅伊稚邪與北洋，鮮卑利亞和匈奴地方至此被併入中國版圖。北邊疆界達北冰洋。
2、置河西4郡。西元前121年霍去病出擊河西，匈奴休屠王降，設定酒泉郡。以後至西元前67年間陸續分置了張掖、敦煌、武威3郡，合稱河西4郡，連同西元前81年在湟水流域設定的金城郡，又稱河西5郡。
3、南方的擴展。西元前111年又平南越，以其地置南海、鬱林、蒼梧、合浦、交趾、九真、日南、象8郡。次年又跨海于海南島上置珠崖、儋耳2郡。以上10郡包括今兩廣地區和越南北部，較秦時更為擴展。
西元前138年東甌王迫於閩越的威脅，舉國內遷至江淮之間。西元前110年漢朝滅閩越，又遷其民於江淮之間，後來又在今福建全省和浙江南部設定冶（今福建福州市）、回浦（今浙江臨海東南）2縣，屬會稽郡。
4、西南7郡的設定。西元前135～前109年開西南夷，在夜郎、且蘭、邛、筰、冉駹、白馬氐、勞浸、靡莫、滇、昆明等部族地置犍為、牂柯、越雟、沈黎、汶山、武都、益州7郡，除了武都郡在今陝甘2省的嘉陵江上游外，其餘6郡在今雲貴和川邊地區，西南界達到了今四川邛崍山和雲南高黎貢山和哀牢山一帶。
5、東北樂浪4郡的設定。西元前108年滅了由燕人衛滿在朝鮮半島上建立的衛氏朝鮮，以朝鮮及其附屬國地置樂浪、玄菟、真番、臨屯4郡，把東北疆界推至朝鮮半島中、北部，東至日本海，南抵漢城以北一帶。此外，肅慎等族紛紛來降，東部邊界直達白令海，堪察加一帶。
6、西域都護府的設定。西域一詞有廣狹二義：狹義的西域指今甘肅敦煌古玉門關、陽關以西，蔥嶺（今帕米爾）以東的今新疆地區；廣義的西域還包括蔥嶺以西遠至中亞或更遠至歐洲東部和北非地區。西元前2世紀初，匈奴的勢力已到了西域地區，控制了當地許多分散的小國。漢武帝時曾於西元前138、西元前119年二次派張騫出使西域，企圖聯合烏孫、大月氏，以抗擊匈奴。西元前102年又遠征在費爾乾納盆地的大宛獲勝。自此西域震恐，多遣使來貢。於是在敦煌至羅布泊之間設立交通亭站，在輪台（今新疆輪台東南）、渠犁（今庫爾勒）等處屯田。這時漢朝只控制到天山南路。北路自烏孫以東猶在匈奴控制之下。至西元前60年匈奴日逐王降漢，天山南北才完全擺脫匈奴的統治。漢朝置西域都護府於烏壘城（今輪台東）。都護轄區包括今新疆及巴爾喀什湖以南的烏孫、帕米爾地區的無雷和費爾乾納盆地的大宛等。
漢武帝時漢朝疆域空前遼闊：東起白令海，鄂霍次克海、日本海、黃海、東海、流球群島暨朝鮮半島中北部，包括九州島。北至北冰洋，西至中亞，西南至高黎貢山、哀牢山，南至越南中部和南海。
領土面積2560萬平方公里。
