漢武帝時，漢朝面臨的最大的威脅固然是匈奴，但實際上在其他邊境地區，漢朝仍然面臨著諸多威脅。于是，在“漠北之戰”大敗匈奴，北部威脅暫時消除之后，漢武帝于元鼎五年（前112年）到元封三年（前108年），在短短四年時間內，接連向東南、西南、西北和東北四個方向用兵。

東南方向：先滅南越，后平閩越

自漢初以來，南方越人建立的東甌、閩越和南越，雖然名義上是漢朝的藩國，但實際上卻長期孤懸在外，不僅相互之間時常攻伐不止，甚至經常與漢朝發生摩擦。至漢武帝時，閩越國逐漸壯大，先后攻打東甌和南越，漢武帝兩次出兵救援，最終東甌于建元初被迫內附，南越對朝廷也是感激涕零。

元鼎四年（前113年），南越王趙嬰齊病去世，太子趙興即位，尊母親樛氏為王太后，封兄長趙建德為高昌侯。

漢武帝于是派曾與樛氏有私情的安國少季帶人出使南越，規勸南越比照內地諸侯，按期進京朝拜天子，從而進一步拉近南越與朝廷關系。然而， 當時趙興年少初立，南越大權實際掌握在丞相呂嘉手中，對于南越的歸附他堅決反對。

在南越王和太后都同意歸附，唯有丞相反對的情況下，漢武帝派遣韓千秋和樛太后的弟弟樛樂統領兩千人前往南越誅滅呂嘉，結果因此激發南越內亂。丞相呂嘉以樛太后勾結漢使出賣南越為由，殺死南越王和樛太后，并設伏擊敗漢軍。

元鼎五年（前112年）秋，震怒的漢武帝發兵十萬，兵分四路大舉進攻南越。樓船將軍楊仆率領精銳水軍沿湞水南下，于同年冬先后攻破尋陿和南越都城北部的石門，抵達番禺外圍。

伏波將軍路博德率軍自桂陽出發，先后攻破南越北部的重要關隘陽山關和湟溪關，南越軍隊軍心崩潰，紛紛向南潰逃，路博德于是率軍也隨后抵達了番禺城。

此后，路博德和楊仆聯手攻城，因探知南越民居多為草木所建，楊仆因而采用火攻方式，趁著番禺城中燃起大火，楊仆率軍三面攻城，唯留西北給城中軍民逃命。攻城一夜，番禺城破，呂嘉逃走后也被擒獲，南越遂滅。

漢軍攻打南越時，閩越國的東越王馀善擔心殃及魚池，于是上書請求率兵八千跟隨楊仆攻打南越，然而隨后便以風大浪高無法進軍為由聽兵不前，甚至還向南越通風報信。南越平定后，楊仆上書請求趁勢攻打閩越，漢武帝則令漢軍駐扎豫章郡的梅嶺休整，試探閩越反應。

元鼎六年（前111年）秋，做賊心虛的馀善見漢軍留在閩越邊境，決定先下手為強，搶先對漢軍發動了進攻，并私刻“武帝”印璽，自立為東越武帝。

漢武帝得知消息，調集四路大軍圍攻閩越，面對漢軍大軍壓境，閩越軍隊抵抗之心全無，紛紛臨陣倒戈。閩越國的越繇王見勢不妙，在橫海將軍韓說率兵自沿海登陸后，發動政變殺死馀善，然后向韓說投降，閩越遂被平定。

至此，從元鼎四年（前112年）至元封元年（前110年），漢軍歷經兩年多征戰，先后平定南越和東越。漢武帝于南越舊地設儋耳、珠崖、南海、蒼梧、郁林、合浦、交趾、九真、曰南九郡，閩越地區則被納入會稽郡。至此，東南越人地區全部被納入統治，漢朝東南邊境再無威脅。

西南方向：攻滅且蘭，降服夜郎

西漢中期以前，在四川盆地西南地區的崇山峻嶺之中，分散著大量部落，被中原地區統稱為西南夷。由于地理因素，此前的中原王朝在西南方向的統治，皆被局限在四川盆地，對于西南的夷人部落影響力都極為有限。

從元光年間開始，漢武帝在唐蒙建議下，開始開拓西南地區。在在唐蒙說服夜郎國貴族后，漢武帝于是設立犍為郡，并征發士兵和民夫修筑西南夷道。雖然此后由于西漢與匈奴戰爭，對于西南夷的開發時斷時續，但西漢在西南的影響力卻得到顯著加強，夜郎、且蘭等國皆歸附漢朝。

在攻打南越時，漢武帝便命馳義侯何遺率領被赦免的巴蜀罪犯，并征發西南夷軍隊，沿牂柯江南下攻打南越西境。然而，且蘭君卻擔心軍隊出征后，會導致周邊部落進攻自己，于是拒不出兵，并殺死了漢朝使者。

馳義侯何遺于是率兵攻打且蘭，但面對占據地利優勢的夷人軍隊，一番大戰之后漢軍大敗，犍為郡太守陣亡。

漢武帝聞訊大怒，命令八校尉率兵增援何遺，又命平定南越的中郎將郭昌、衛廣統率本部兵馬和南越降兵自楚地進入貴州高原，與何遺合攻且蘭。面對漢朝調集的重兵，且蘭即使占據地利優勢，仍然很快敗下陣來。為了懲罰且蘭的叛亂，漢軍入境后屠刀高舉，包括且蘭君在內的數萬人被殺。

且蘭被滅后，貴州高原的夷人部落大為震驚，夜郎國及諸部落為求自保，極力撇清與且蘭的關系，同時上書請求內附，漢武帝遂廢且蘭國為且蘭縣，設牂牁郡，并封夜郎侯為夜郎王。

攻滅且蘭后，漢武帝又趁機出兵攻滅了夜郎西部的邛都國以及榨都等部落，于是邛都國周邊的部落亦紛紛上書請求歸附，漢武帝遂以笮都置沈黎郡，以邛都置越巂郡，以冉駹部落置汶山郡，以氐人之地置武都郡。至此，中原王朝在西南方向的統治，終于走出了四川盆地。

西北方向：驅逐西羌，鞏固河西

在青藏高原東北部的廣大區域，活躍著眾多羌人部落，其中生活在黃河與湟水流域三角地帶（也稱河湟地區）的羌人，因位于中原以西而被稱為西羌。冒頓單于擊敗盤踞河西走廊的大月氏后，西羌部落被迫臣服于匈奴。

漢武帝時，霍去病兩度出兵河西，期間于蘭州以西設令居塞駐軍，后來漢朝不僅將河西走廊納入了統治，隴西郡亦得以向西擴張。為了邊境安定，漢武帝下令從朔方郡沿黃河南下直到令居塞，大面積疏通溝渠，設置田官、移民屯田。

漢朝在令居塞一帶屯田后，不僅不再允許西羌部落向東游牧，而且持續向西壓榨西羌諸部生存空間，雙方因此時常爆發沖突。

元鼎五年（前112年），西羌的先零羌、封養羌、牢姐羌等部結成聯盟，并派人與匈奴勾結，起兵十余萬攻打漢朝邊境，其中匈奴攻入五原郡，擊敗五原守軍，五原太守戰死；西羌則先后攻破了隴西郡的令居、安故兩地，并包圍枹罕。

元鼎六年（前112年）十月，接到奏報的漢武帝，立即征發隴西、天水、安定騎兵以及京都中尉、河南、河內士卒十余萬人，以將軍李息和郎中令徐自為為統帥，兵分兩路夾攻西羌諸部。同時，派公孫賀和趙破奴率兵北上，阻截匈奴援軍。

河湟地區的羌人面對裝備精良、兵力遠超自己的漢朝主力大軍，猶如螳臂擋車、蚍蜉撼樹，根本毫無抵抗之力，很快便被漢軍擊潰，漢軍一路向西進攻，直入河湟地區，羌人各部紛紛向西逃竄。

至于公孫賀和趙破奴兩路漢軍，則因為沒有找到匈奴軍隊無功而返。

此戰后，漢朝在枹罕首次設置護羌校尉，并派李息持節符領兵鎮守。西羌諸部則在戰敗之后，被迫繼續向西遷徙到了條件更加惡劣的湟水上游河谷地帶。

東北方向：歷經兩年，攻滅衛氏朝鮮

漢高祖時，因燕王盧綰反叛，劉邦出兵攻打燕國，盧綰兵敗逃往匈奴，燕人衛滿則率領一千余人東渡浿水，投靠朝鮮半島北部的箕子朝鮮。箕準于是將朝鮮西部“上下鄣”周邊方圓數百里土地封給衛滿，讓其守護朝鮮西部。

漢惠帝時，衛滿在羽翼豐滿后，謊稱漢軍來攻，以協助防守為由，率兵返回都城王險城，并隨后發動政變奪取都城，箕準兵敗率親信逃亡朝鮮半島南部的辰國。衛滿則自立為王，定都王險城，建立衛氏朝鮮。

之后，衛滿與漢朝約定，以衛氏朝鮮為漢朝外臣，協助漢朝防御塞外蠻夷，漢朝則給予衛氏朝鮮兵力和物資支持。此后，衛滿先后征服周邊諸多小國，真番、臨屯也都被迫歸降，衛氏朝鮮由此成為漢朝東北部大國。

衛滿及其子在位期間，對漢朝還算恭敬，但當其孫衛右渠繼承王位后，不僅拒絕向漢朝的朝貢，而且還阻礙臨近小國與漢朝通商朝貢。

元封二年（前109年），漢武帝派使者涉何出使朝鮮，然而卻沒有取得任何成效，涉何一怒之下將護送自己出境的朝鮮裨王長殺死。衛右渠聞訊大怒，出兵攻入遼東郡，殺死涉何。

元封二年（前109年）秋，漢武帝調集五萬大軍，以樓船將軍楊仆率軍萬余自齊地走海路，以將軍荀彘統率主力出遼東郡走陸路，并分兩路攻打朝鮮。此戰歷時兩年，由于楊仆的輕敵冒進，以及荀彘和楊仆之間的不和，直到元封三年（前108年）夏，才因朝鮮大臣發動政變攻破王險城。

漢朝平定衛氏朝鮮后，于其故地設置樂浪、臨屯、玄菟、真番四郡。至此，漢朝在東北方向的統治，得以深入朝鮮半島。

如上，從元鼎五年（前112年）秋出兵攻打南越，到元封三年（前108年）夏攻滅衛氏朝鮮，在四年的時間里，漢武帝先后向東南、西南、西北和東北四個方面動兵，先后攻滅了南越、閩越、且蘭、邛都、衛氏朝鮮等國，降服了夜郎等西南夷，驅逐了西羌，在消除漢朝邊境威脅的同時，極大的擴大了漢朝版圖。