汉景帝一共在位十六年，四十八岁时去世。死后，其与王皇后之子刘彻即任为下一个皇帝，是为汉武帝。

刘彻初封胶东王，七岁被立为皇太子，十六岁继承皇位，在位五十四年，功业甚多：对内，政治上加强中央集权，颁行推恩令，制定左官律和附益法，严禁诸侯王参政，不拘一格提拔有才之士为侍从以备顾问，裁抑相权，依靠亲信、近臣参与决策，形成中外朝制，又设十三州刺史部，加强对郡国的控制；经济上改革币制，禁止郡国铸钱，推行盐铁官营、均输平准，颁布算缗、告缗令，向商人征收重税；文化上建立正规的察举制，令郡国举孝廉及秀才、贤良方正等；实行尊崇儒术的文化政策，设五经博士，在京师长安兴建太学，又令郡国皆立学官。对外，派卫青、霍去病多次出击匈奴，迫其远徙漠北；命张骞出使西域，沟通汉与西域各族联系；又征服闽越、东瓯、南越、卫氏朝鲜，经营西南夷，在其地设置郡县。但他迷信神仙，热衷封禅和郊祀，巡游各地，挥霍无度，多次卖官鬻爵，又重用宦官。在位后期，社会矛盾日益尖锐，关东流民达二百万，农民起义频繁。统治集团内部亦愈发激化，酿成“巫蛊之祸”，导致太子刘据自杀。

后元二年（前87年），七十岁的汉武帝刘彻驾崩，由霍光扶持年仅八岁的刘弗陵即位，是为汉昭帝。

汉昭帝登基之初，由上官桀、金日磾、田千秋、桑弘羊和霍光五人共同辅助朝政。

在元凤元年（前80年）的元凤政变之中，汉昭帝刘弗陵诛杀了上官桀等人，信任霍光。霍光独揽大权，继续辅佐汉昭帝刘弗陵治理国家。

元平元年（前74年），二十一岁的汉昭帝刘弗陵病逝，霍光等人先立昌邑王刘贺为帝。但是刘贺因为行为过于放纵，在位仅二十七日就被霍光所废。

霍光又迎立汉武帝刘彻的曾孙刘询即位，是为汉宣帝。

地节二年（前68年），霍光去世，汉宣帝开始亲理政事。

霍氏一门飞扬跋扈，暗中下毒毒死汉宣帝的妻子许皇后，并且意图谋反，汉宣帝知道后，将其族尽灭。

汉宣帝原来是戾太子刘据的孙子，在“巫蛊之祸”后流落在民间，因此深知百姓疾苦，而励精图治。

汉宣帝大力整顿吏治，慎重选择地方官，“信赏必罚”，曾宣称“与我共此（治理天下）者，其唯良二千石乎”，使在位期间涌现了一批“上顺公法，下顺人情”的循吏。宣帝还借公田来安置流民，时常派官吏巡查民生以此减免赋税赈济受灾百姓，又听从大司农中丞耿寿昌建议，设置常平仓供应边塞军需及平衡粮价。并多次下诏扶助鳏、寡、孤、独、高龄老人、贫困百姓等人群；改革漕运政策，减省关东漕卒半数以上。宣帝统治时期，被誉为“政教明，法令行，边境安，四夷亲，单于款塞，天下殷富，百姓康乐”，史称“中兴”。汉朝再度迎来盛世。

汉宣帝时，国力颇盛，史称孝宣之治。

地节三年（前67年），八岁的刘奭被宣帝立为太子。刘奭幼年丧母，也差点被霍氏一族所害。宣帝除掉霍氏家族后，挑选后宫中素来谨慎而无子的女子王婕妤，立为皇后（邛成太后），让她抚养太子刘奭。

黄龙元年十二月甲戌日（前48年1月10日），汉宣帝驾崩，癸巳（前48年1月29日），太子刘奭继位，是为汉元帝。第二年（前48年）改年号为“初元”。汉元帝在位期间汉朝比较强盛，但也是衰落的起点。豪强地主兼并之风盛行，中央集权逐渐削弱，社会危机日益加深。

初元二年（前47年）四月，汉元帝的儿子刘骜被立为太子。

青年时的刘骜，爱读经书，喜欢文辞，宽博谨慎。有一次元帝急诏刘骜，他不敢横越驰道（皇帝专用道路），绕了一圈迟迟才面见元帝。汉元帝知道了事情始末之后，非常的高兴，下令太子可以直接穿越驰道。

竟宁元年（前33年），汉元帝病卧后宫，傅昭仪及其儿子定陶王刘康，常在榻前侍奉，而皇后王政君和太子刘骜却难得见上皇帝一面。王政君和刘骜忧心忡忡，一筹莫展。就在这关键时刻，史丹借着贴身宠臣的身份可以直入寝殿探病，趁寝殿中只有元帝一人时，独自闯入室内，伏在元帝床前声泪俱下地为太子求情。元帝心肠软，“优游不断”，见史丹泣不成声，竟大为感动，长长叹了一口气，表示不会废黜太子。史丹听后心里有底，连连叩头请罪。汉元帝接着说：“我的病恐怕不会有好转的可能，希望你好好辅佐皇太子，不要辜负我的重托！”刘骜皇太子的地位这才稳定下来。

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竟宁元年（前33年）五月，汉元帝刘奭崩。六月，皇太子刘骜继承皇位，是为汉成帝。刘骜的母亲王政君被尊为皇太后，从此外戚王氏家族登上了西汉的政治舞台，也为后来的王莽乱国埋下了伏笔。

外戚王氏擅权之所以得以实现，与汉成帝关系非常密切，当时外戚和宦官势力不断坐大，汉成帝便采取了一系列制衡政策。首先，汉成帝利用外戚打击宦官势力。汉成帝用明升暗降的办法任命权臣石显为长信中太仆，使其离开权力中心丧失实权，然后丞相匡衡和御史大夫张谭等人联名上疏揭露石显及其党羽过去的罪恶。石显被免官逐回家乡，死于中途，其走卒也纷纷被免官。其次，汉成帝利用外戚和朝臣抑制另一派外戚。成帝继位，王凤首先排挤了能力强、名声大的冯昭仪的弟弟冯野王，又迫使许皇后之父许嘉引退。

在还未继承帝位的时候，汉成帝就已经沉湎于酒色，登基之后更肆无忌惮。汉成帝有一个男宠张放，史书上记载他“少年殊丽，性开敏”。汉成帝对他十分宠爱，平日里“与上卧起，宠爱殊绝”，还将张放提拔成中郎将，两人经常一起微服私访，汉成帝在外出游玩时假称是张放的家人，由此可见张放当时受宠的程度。

汉成帝时曾经有数次灾异现世，刘向、谷永等大臣皆归咎于许皇后，说是由于她“专宠”造成的。于是，许皇后的“椒房掖廷用度”被减省，甚至最后连皇帝的面也见不上了。许皇后一肚子怨气无从发泄，她的姐姐、平安侯夫人许谒背地里巫蛊恶毒诅咒后宫有身孕的妃子。此事被成帝的另一宠妃赵飞燕揭发，许谒等人巫蛊被处死，许皇后连坐被废黜，后来被赐死。皇后的位置空缺两年，成帝有册立赵飞燕为后的想法，太后王政君以其身世低微、非侯门女为由阻拦。后由淳于长从中斡旋，汉成帝封赵飞燕的父亲为成阳侯，赵飞燕成了侯门之女，才登上了皇后的宝座。永始元年（前16年），汉成帝立赵飞燕为皇后，同时晋赵合德为昭仪，又把昭阳殿赐给赵合德一人居住。为了感谢淳于长斡旋之功，成帝赐淳于长关内侯，不久又封为定陵侯。

绥和二年三月丙戌日（前7年4月15日），酒色侵骨的汉成帝在赵合德的怀抱中中风暴死于长安未央宫，孝元王太后“治问皇帝起居发病状”，赵合德畏罪自杀。汉成帝在位二十五年，终年四十五岁。谥号“孝成皇帝”，安葬于延陵（今陕西咸阳市东）。

汉成帝曾经的男宠张放因为汉成帝之死，则是“思慕哭泣而死”。