汉武帝继位后，在其前四十年（公元前140～前100）内不断向外扩展疆土。
1、北方疆域的开拓。
公元前127年汉将卫青出击匈奴，不仅收复了陇西、北地、上郡的北部，还收复了河南地，置朔方、五原2郡；云中、雁门2郡北界也得到恢复。北边疆界达阴山以北。
2、置河西4郡。
公元前121年霍去病出击河西，匈奴休屠王降，设置酒泉郡。以后至公元前67年间陆续分置了张掖、敦煌、武威3郡，合称河西4部，连同公元前81年在湟水流域设置的金城郡，又称河西5郡。
3、南方的扩展。
公元前111年又平南越,以其地置南海、郁林、苍梧、合浦、交趾、 九真、日南、象8郡。次年又跨海于海南岛上置珠崖、儋耳2郡。 以上10郡包括今两广地区和越南北部，较秦时更为扩展。
公元前138年东瓯王迫于闽越的威胁,举国内迁至江淮之间。公元前110年汉朝灭闽越,又迁其民于江淮之间，后来又在今福建全省和浙江南部设置冶(今福建福州市)、回浦（今浙江临海东南）2县，属会稽郡。
4、西南7郡的设置。
公元前135～前109年开西南夷，在夜郎、且兰、邛、筰、冉駹、白马氐、劳浸、靡莫、滇、昆明等部族地置犍为、牂柯、越雟、沈黎、汶山、武都、益州7郡，除了武都郡在今陕甘2省的嘉陵江上游外，其余6郡在今云贵和川边地区，西南界达到了今四川邛崃山和云南高黎贡山和哀牢山一带。
5、东北乐浪4郡的设置。
公元前108年灭了由燕人卫满在朝鲜半岛上建立的卫氏朝鲜，以朝鲜及其附属国地置乐浪、玄菟、真番、临屯4郡,把东北疆界推至朝鲜半岛中、北部，东至日本海，南抵汉城以北一带。
6、 西域都护府的设置。
西域一词有广狭二义：狭义的西域指今甘肃敦煌古玉门关、阳关以西，葱岭（今帕米尔）以东的今新疆地区；广义的西域还包括葱岭以西远至中亚或更远至欧洲东部和北非地区。 公元前2世纪初，匈奴的势力已到了西域地区，控制了当地许多分散的小国。汉武帝时曾于公元前138、公元前119年二次派张骞出使西域，企图联合乌孙、大月氏，以抗击匈奴。公元前102年又远征在费尔干纳盆地的大宛获胜。 自此西域震恐，多遣使来贡。于是在敦煌至罗布泊之间设立交通亭站，在轮台（今新疆轮台东南）、渠犁（今库尔勒）等处屯田。这时汉朝只控制到天山南路。北路自乌孙以东犹在匈奴控制之下。至公元前60年匈奴日逐王降汉，天山南北才完全摆脱匈奴的统治。汉朝置西域都护府于乌垒城（今轮台东）。都护辖区包括今新疆及巴尔喀什湖以南的乌孙、帕米尔地区的无雷和费尔干纳盆地的大宛等。
汉武帝时汉朝疆域空前辽阔： 东抵日本海、 黄海、东海暨朝鲜半岛中北部，北逾阴山，西至中亚，西南至高黎贡山、哀牢山，南至越南中部和南海。可以说，汉武帝的40年，打出了中国版图的雏形，功在千秋！
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