公元前153年，劉徹以皇子的身份被封為膠東王。公元前150年，在館陶公主的幫助下，劉徹被封為太子，并繼承皇位。劉徹在位期間創設中外朝制、察舉制，頒行推恩令。還“罷黜百家，獨尊儒術”，設立太學。對外策略方面，劉徹采取擴張政策，常年與匈奴、閩越、南越等交戰。他開通了絲綢之路，并開辟了西南夷。漢武帝晚年，皇宮爆發了巫蠱之禍，導致皇后衛子夫和太子劉據相繼自縊而死。在巫蠱案查清后，劉徹后悔不已。于是派人在皇宮修建了一座宮殿，命名為“思子宮”，借此寄托他對劉據的思念，天下聞而悲之。公元前87年，漢武帝在彌留之際立劉弗陵為太子，在五柞宮駕崩，享年七十歲。

劉徹是中國封建王朝中最杰出的君主之一，建立了漢王朝強盛的局面，還開辟了遼闊的疆域，使漢朝成為中國封建王朝第一個發展高峰。