刘彻派王恢、韩安国率军出击。闽越内部发生政变，郢被其弟余善所杀，余善向汉朝请降，汉朝再次不战而胜。
两次出兵闽越的胜利，让刘彻初次体验到军事征伐的成就感，更坚定了他推行积极对外政策的决心。当时，淮南王刘安等宗室贵族反对出兵南方，认为“兵者凶器，不可不慎”。为统一思想，刘彻派严助向刘安传达自己的意志，严助在《谕淮南王书》中强调：“汉为天下宗，操杀生之柄，以制海内之命，危者望安，乱者卬治。”这句话清晰地阐明了刘彻的政治理念：汉朝是天下万国的宗主，拥有征伐四方、扶危平乱的天然使命与权力，其对外用兵的合法性便来源于此。这一宣示，标志着汉朝正式以“天下共主”的身份，开始构建以自身为核心的东亚国际秩序。
尽管南方用兵取得成功，但刘彻深知，汉朝最大的威胁来自北方的匈奴。自汉初以来，匈奴凭借强大的骑兵力量，不断南下侵扰汉朝边境，汉高祖刘邦曾在白登之围中遇险，此后汉朝不得不采取和亲政策，以宗室女嫁与匈奴单于，并赠送大量财物，换取边境的暂时安宁。但匈奴的侵扰从未停止，文帝、景帝时期，匈奴多次突破长城防线，烧杀抢掠，成为汉朝的心腹大患。因此，刘彻将“灭胡”——即消除匈奴对汉朝的威胁——确立为最重要的战略目标。
为实现“灭胡”目标，刘彻制定了“断匈奴右臂”的战略计划，即联合匈奴的宿敌，从东西两面夹击匈奴。当时，匈奴的世仇大月氏因被匈奴击败，已迁徙至西域地区。建元三年（前138年），刘彻派遣张骞出使西域，携带大量财物，试图说服大月氏与汉朝结成军事同盟，共同夹击匈奴。张骞率领百余人的使团从长安出发，途经河西走廊时被匈奴扣押。匈奴单于为拉拢张骞，将宗室女嫁给他，并授予他官职，但张骞始终不忘使命，在匈奴扣押十余年后，终于趁乱逃脱。
逃脱后的张骞继续西行，历经大宛、康居等国，最终抵达大月氏。然而，此时的大月氏已在中亚的阿姆河流域定居，土地肥沃，生活安定，不愿再与匈奴为敌。张骞在大月氏停留一年多，反复劝说无果，只得启程返回。归途中，张骞再次被匈奴扣押，一年多后才趁匈奴内乱逃脱，于元朔三年（前126年）回到长安。此次出使西域，虽然未能实现与大月氏结盟的目标，但张骞带回了关于西域各国的地理、物产、风俗等重要信息，为汉朝了解西域、后续开拓西域奠定了基础。
张骞出使西域期间，汉朝与匈奴的关系再次面临考验。建元六年（前135年），匈奴老上单于
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