西汉中期算是汉朝最强盛的时段。景帝死后，太子刘彻即位，即汉武帝，一上台便改“无为而治”的治国策略，派卫青和霍去病对外三度攻匈奴，把匈奴驱逐至漠北地区、打通西域，造成“丝绸之路”;对内则实行“推恩令”，削弱诸侯王的力量;并召开“盐铁会议”将制盐和制铁的事业收为国有。但武帝对外的战争也是有代价的，武帝三打匈奴后继续对匈奴攻伐，令匈奴边患再次复燃;武帝时国家的税收再次增加，同时武帝将刑罚也再次加严，武帝后期因此发生了一些暴乱;开销甚大，因此创立“均输”、“平准”官，与民争利。另外，“罢黜百家，独尊儒术”，使儒家成为了中国固有的文化潮流。
武帝晚年，发表了著名的轮台罪己诏，这也表达了汉武帝对自己深刻的反省，国家也渐渐稳定下来，使汉武帝虽有亡秦之失却无亡秦之祸。刘彻死后，刘弗陵(汉昭帝)、刘病已(汉宣帝)继承遗志，他们在任时，汉国的经济最繁荣，政治最稳固，文化最昌盛，科技最发达，疆域最辽阔，综合国力是世界第一,史称武昭宣盛世。
这一时期，西域各国纷纷脱离匈奴归附汉朝，中原与西域开始交往并且逐渐频繁。公元前60年，中央政府正式设西域都护府，总管西域事务，保障丝绸之路的安全与畅通。新疆开始成为我国领土的一部分。