汉武帝命公卿处治刘安党羽，派宗正手持皇帝符节前往淮南国处治刘安。没等宗正来到，刘安便自刎而死。于是，将淮南王后荼、主子刘迁处死，所有参与谋反计划的人一律灭族。
天子以伍被雅辞多引汉之美，欲勿诛。廷尉汤曰：“被首为王画反计，罪不可赦。”乃诛被。侍中庄助素与淮南王相结交，私论议，王厚赂遗助；上薄其罪，欲勿诛。张汤争，以为：“助出入禁门，腹心之臣，而外与诸侯交私如此；不诛，后不可治。”助竟弃市。
汉武帝因为伍被平常的言论中曾多次赞美朝廷，所以想不杀他。廷尉张汤说：“伍被首先为淮南王作谋反计划，其罪不能赦免。”于是伍被被杀。侍中庄助平时与淮南王关系密切，二人曾私下议论事情，淮南王还曾送给庄助许多钱物。汉武帝认为这是小罪，想不杀他。但张汤坚持要杀，认为：“庄助出入宫廷是皇上心腹之臣，却外与诸侯如此私交，如不杀庄助，今后类似的事情就不能禁止。”庄助终于被当众斩首。
衡山王上书，请废太子爽，立其弟孝为太子。爽闻，即遣所善白嬴之长安上书，言“孝作车、锻矢，与王御者奸”，欲以败孝。会有司捕所与淮南王谋反者，得陈喜于衡山王子孝家，吏劾孝首匿喜。孝闻“律：先自告，除其罪”，即先自告所与谋反者枚赫、陈喜等。公卿请逮捕衡山王治之，王自刭死。王后徐来、太子爽及孝皆弃市，所与谋反者皆族。
衡山王刘赐上奏朝廷，请求废掉太子刘爽，立刘爽之弟刘孝为太子。刘爽听到消息后，立即派他的亲信白嬴到长安上书朝廷，揭发“刘孝私自造兵车、锻箭矢，并与父亲的姬妾通奸”，想除掉刘孝。正好主管官员在逮捕参与淮南王谋反计划的人时，在刘孝家中抓到陈喜，于是参劾刘孝窝藏陈喜。刘孝听说法律规定“先行自首的，可以免除罪责”，便自己先向朝廷告发了共同的密谋反叛枚赫、陈喜等人。公卿大臣奏请汉武帝逮捕衡山王治罪，衡山王自刎而死。王后徐来、太子刘爽及刘孝都被当众斩首，参与谋反计划的人一律灭族。
凡淮南、衡山二狱，所连引列侯、二千石、豪杰等，死者数万人。
总计淮南王和衡山王谋反两案，因受牵连而被处死的列侯、二千石官员及地方豪侠人物达数万人。
[3]夏，四月，赦天下。
[3]夏季，四月，大赦天下。
[4]丁卯，立皇子据为太子，年七岁。
[4]丁卯（二十一日），汉武帝立皇子刘据为太子，时年七岁。
[5]五月，乙巳晦，日有食之。
[5]五月乙巳晦，（三十日），出现日食。
[6]匈奴万人入上谷，杀数百人。
[6]匈奴军队一万人侵入上谷地区，杀死数百人。
[7]初，张骞自月氏还，具为天子言西域诸国风俗：“大宛在汉正西，可万里。其俗土著，耕田；多善马，马汗血；有城郭、室屋，如中国。其东北则乌孙，东则于。于之西，则水皆西流注西海，其东，水东流注盐泽。盐泽潜行地下，其南则河源出焉。盐泽去长安可五千里。匈奴右方居盐泽以东，至陇西长城，南接羌，鬲汉道焉。乌孙、康居、奄蔡、大月氏，皆行国，随畜牧，与匈奴同俗。大夏在大宛西南，与大宛同俗。臣在大夏时，见邛竹杖、蜀布，问曰：‘安得此？’大夏国人曰：‘吾贾人往市之身毒’身毒在大夏东南可数千里，其俗土著，与大夏同。以骞度之，大夏去汉万二千里，居汉西南；今身毒国又居大夏东南数千里，有蜀物，此其去蜀不远矣。今使大夏，从羌中，险，羌人恶之；少北，则为匈奴所得；从蜀，宜径，又无寇。”
[7]当初，张骞从月氏国回到汉朝后，向汉武帝详细介绍了西域各国的风土民情：“大宛国在我国正西方约一万里处。当地人定居，耕种田地，多产好马，马汗像血一样红；有城郭、房屋，与中国相同。大宛国东北为乌孙国，它的东面为于阗国。于阗以西，河水都向西流入西海；以东的河水则向东流入盐泽。盐泽一带河流在地下流淌，成为暗河，往南就是黄河源头。盐泽距长安约五千里。匈奴国的西界在盐泽东面，直到陇西长城，南面与羌人部落接壤，将我国通往西域的道路隔断。乌孙、康居、奄蔡、大月氏都是游牧国家。随牲畜逐水草而居，风俗与匈奴一样，大夏国在大宛西南方，其风俗与大宛相同。我在大夏时，曾见到我国邛山出产的竹杖和蜀地的布，我问他们：‘这东西是从哪里得来的？’大夏人说：‘是我国商人去身毒买来的。’身毒国在大夏东南约几千里之外，习俗是定居，与大夏一样。据我估计，既然大夏在我国西南一万二千里外的地方，而身毒国又在大夏东南几千里外，且有我国蜀地的东西，说明身毒距蜀地不太远。如今我国出使大夏，如取道羌人地区，道路险恶，羌人又厌恶；如从稍北一些的地区走，便会落入匈奴人手中；而通过蜀地，应当是直路，又没有强盗。”
天子既闻大宛及大夏、安息之属，皆大国，多奇物，土著，颇与中国同业，而兵弱，贵汉财物。其北有大月氏、康居之属，兵强，可以赂遗设利朝也。诚得而以义属之，则广地万里，重九译，致殊俗，威德遍于四海，欣然以骞言为然。乃令骞因蜀、犍为发间使王然于等四道并出，出，出冉，出徙，出邛、，指求身毒国，各行一二千里，其北方闭氐、，南方闭、昆明。昆明之属无君长，善寇盗，辄杀略汉使，终莫得通。于是汉以求身毒道，始通滇国。滇王当羌谓汉使者曰：“汉孰与我大？”及夜郎侯亦然。以道不通，故各自以为一州主，不知汉广大。使者还，因盛言滇大国，足事亲附；天子注意焉，乃复事西南夷。
汉武帝听到大宛及大夏、安息等都是大国，多产奇异之物，人民定居，颇与中国相同，但军事力量薄弱，喜爱中国财物；北面大月氏、康居等国，兵力强盛，但可以用贿赂、引诱的方法使他们归附中国，如果真能不通过战争就争取到他们的归附，那么，中国的疆域可以扩大万里，远方的人将通过九重翻译来朝见，风俗各异的国家将归入中国版图，天子的威德将遍布四海。因此，汉武帝欣然同意了张骞的建议，命张骞从蜀郡、犍为派王然于等人作为使者，由、冉、徙及邛、间四道向身毒国进发。各路使者分别走出一二千里之后，北路被阻于氐、，南路被阻于、昆明。昆明一带没有君长，盗匪众多，经常劫杀汉朝使者，所以始终无人能通过其地。这次汉朝使者为寻访去往身毒国的道路，才第一次通滇国，滇王当羌问汉朝使者说：“汉朝与我国相比，谁大呢？”夜郎王也向汉朝使者提出相同的疑问。因为道路阻塞，他们都各霸一方为王，不知汉朝的广大。使者回国后，一再强调滇国是大国，值得争取它归附，引起了汉武帝的注意，于是重新开始经营西南夷地区。
二年（庚申，前121）
二年（庚申、公元前121年）
[1]冬，十月，上幸雍，祠五。
[1]冬季，十月，汉武帝巡幸至雍，祭祀于五。
[2]三月，戊寅，平津献侯公孙弘薨。壬辰，以御史大夫乐安侯李蔡为丞相，廷尉张汤为御史大夫。
[2]三月戊寅（初七），丞相、平津侯公孙弘去世。壬辰（二十一日），汉武帝任命御史大夫、乐安侯李蔡为丞相，廷尉张汤为御史大夫。
[3]霍去病为票骑将军，将万骑出陇西，击匈奴，历五王国，转战六日，过焉支山千余里，杀折兰王，斩卢侯王，执浑邪王子及相国、都尉，获首虏八千九百余级，收休屠王祭天金人。诏益封去病二千户。
[3]汉武帝命霍去病以票骑将军身份率骑兵一万，自陇西出发北击匈奴，经过五个王国，转战六天，越过焉支出一千余里，杀匈奴折兰王，斩卢侯王，俘获浑邪王的王子及相国、都尉，其斩首俘获匈奴军士八千九百余人，并夺得休屠王用以祭祀上天的金人。为此，汉武帝下诏书增加霍去病食邑二千户。
夏，去病复与合骑侯公孙敖将数万骑俱出北地，异道。卫尉张骞、郎中令李广俱出右北平，异道。广将四千骑先行，可数百里，骞将万骑在后。匈奴左贤王将四万骑围广，广军士皆恐；广乃使其子敢独与数十骑驰贯胡骑，出其左右而还，告广曰：“胡虏易与耳！”军士乃安。广为圜陈，外向。胡急击之，矢下如雨，汉兵死者过半，汉矢且尽。广乃令士持满毋发，而广身自以大黄射其裨将，杀数人，胡虏益解。会曰暮，吏士皆无人色，而广意气自如，益治军，军中皆服其勇。明日，复力战，死者过半，所杀亦过当。会博望侯军亦至，匈奴军乃解去。汉军罢，弗能追。罢归。汉法：博望侯留迟后期，当死，赎为庶人。广军功自如，无赏。而票骑将军去病深入二千余里，与合骑侯失，不相得。票骑将军逾居延，过小月氏，至祁连山，得单桓、酋涂王，及相国、都尉以众降者二千五百人，斩首虏三万二百级，获裨小王七十余人。天子益封去病五千户，封其裨将有功者鹰击司马赵破奴为从票侯，校尉高不识为宜冠侯，校尉仆多为辉渠侯。合骑侯敖坐行留不与票骑会，当斩，赎为庶人。