自认为创下丰功伟绩的汉武帝，也跟秦始皇一般，自我感觉甚好，于是自我满足、骄奢淫逸，与秦始皇相比，有过之而无不及。他到处修建苑囿、宫殿，内饰穷极豪华。还染上了和秦始皇一样喜欢巡游的毛病。他先后出巡十几次，其中公元前110年的出巡是他一生中最庞大也是耗费最多的一次巡游，他先是到关外朔方，向匈奴炫耀军威；然后南下登中岳嵩山；东巡海上，又跑到泰山封禅，再沿海北上至陨石，再向西沿北郡经九原折回长安。行程达一万八千里，赶得上孙、猴子一个筋斗了。汉武帝沿途赏赐所用帛百余万匹，钱金以巨万计，所费远远超过秦始皇。
耗费完国库，汉武帝还想着自己能长生不老，以便把这种当皇帝的感觉永远延续下去。于是他迷信鬼神，寻求长生不老仙药。出现了骗人的方士还能被封为五利将军、天士将军、地士将军、大通将军、乐通侯，赐黄金万斤，甚至把自己的女儿长公主嫁给了他。但最后骗局败露，汉武帝恼羞成怒，腰斩了此人。但痴心不改，还不断派人到海上求仙。
老年汉武帝，疑神疑鬼，有一次梦见数千木人打他，醒后病倒，他认为是臣下诅咒造成的，于是出现“巫蛊之祸”。先后牵连其中并遭到杀害的有数万人，其中包括丞相公孙贺父子、武帝亲女诸邑公主、阳石公主、卫皇后的侄儿长平侯等显贵人物。后来还把太子也给牵连进去，使得太子不得不假传圣旨捕斩江充，发兵攻占长安各要害部门，最后兵败自杀，卫皇后也自杀了。后来，丞相刘屈蓬和将军李广利因“巫蛊之祸”受到牵连，刘屈蓬被杀，李广利投降匈奴，所统率的70000大军全军覆没。此时，一生多次大胜匈奴的汉武帝才醒悟过来，觉察到所谓巫蛊活动纯属江充等人制造的冤案，于是他诛灭了江充全家，中止了这一惨祸的继续。
也许是回光返照，临近驾崩的汉武帝才从一连串的挫折中醒悟过来，开始反思自己一生的所作所为。他开始检讨自己的过错，公元前89年，汉武帝最后一次出巡，走到矩定县(今山东广饶县北)时，看到农民正忙着春耕，他便拿起农具，亲自到田里参加劳动。他到泰山明堂里祭祀时，对着天地神灵和大臣们自我检查。不久，汉武帝又按大臣请求遣散了所有的方士，并于当年六月下“罪己诏”，标志着汉武帝一生政策的一大转折，自此以后他采取了与民休息、思富养民的政策。经过两年的努力，社会又趋于安定。所以，就从这一点而言，汉武帝就足以位列中国皇帝中的明君之首了。对自己一生做出了比较明智的评价，并对自己的错误加以改正后，汉武帝已经日落西山。在完成了对身后事的安排后，汉武帝刘彻终于满足地闭上了眼睛。
公元前87年，汉武帝逝世。葬茂陵，霍去病、卫青、霍光死后也葬在他的周围，继续效忠于他。
