击溃匈奴
从公元前133年至119年，汉武帝派兵和匈奴进行了多次作战。其中决定性的战役有三次：河南之战、河西之战和漠北之战。
公元前124年，卫青率骑兵赶走了匈奴的右贤王，生擒匈奴王子10余人，凯旋而归。汉武帝破格提升卫青为大将军，成为全军的统帅。 第二年，在和匈奴的战斗中又涌现出一位18岁的将领霍去病。他是卫青的外甥。一次，他一马当先，率领800骑兵突进匈奴营地几百里，取得大胜。汉武帝据此封他为冠军侯，给他造了一座阔气的房子，让他去看。霍去病说：“匈奴未灭，无以家为！”
公元前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。
公元前119年的漠北战役规模最大。汉武帝派卫青、霍去病率10万骑兵，几十万步兵，分别从定襄郡（内蒙呼和浩特东南）和代郡（河北蔚县）出发，共击匈奴单于（匈奴首领 ）于漠北。汉武帝取得抗击匈奴的战争的胜利，使国家更加统一，长城内外“马牛放纵，畜积布野”，为经济文化的发展创造了极为有利的条件。匈奴帝国开始走向衰落。
开拓西域
远征大宛：大宛，地处乌兹别克费尔干纳盆地，张骞出使西域后，汉武帝为了得到汗血马于是命使者，带黄金二十万两及一匹黄金铸成的金马去大宛国都，求换汗血马。但大宛国王毋寡以汗血马为大宛国宝而拒绝，汉朝使节就在毋寡面前，破口大骂，并把金马击碎，掉头而去，毋寡因而大怒并杀死使团，夺走金银财宝。汉武帝闻使者被杀，财物被劫，不禁大怒，立命李广利任贰师将军，发兵数万远征大宛。
汉军人多势众，声势浩大，沿途小国不敢对抗，纷纷开城出迎，供给食粮和饮水。只有轮台（新疆轮台）抗拒汉军，闭城紧守。汉军攻数日，破城，屠轮台，此后无人敢挡。直袭大宛都城贵山城，首先切断其水源，然后将贵山城团团包围，日夜攻打，破其外城，杀大宛勇将煎靡。大宛统治集团内部终于发生内讧，其贵人多怨大宛王毋寡，于是共同杀死毋寡，遣使持毋寡首级赴汉营求和，表示愿将良马驱出供汉军挑选，从此大宛服属西汉。
李广利命搜粟都尉上官桀攻打郁成城。经过激战，郁成城守军终于抵敌不住，战败投降，郁成王逃往康居。上官桀率军追至康居，向康居要人。康居见大宛已破，遂将郁成王交与上官桀。上官桀手下上邽骑士赵弟在途中杀郁成王。汉军击败大宛，威震西域。西域诸国纷纷遣子弟入汉贡献，并作为人质。西域臣服。
