汉武帝因为卜式不熟悉文辞奏章，把他的官职贬为太子太傅，让儿宽代替他担任御史大夫。
汉军进入东越境内，东越原本就发兵据守险要之地，派徇北将军驻守武林。楼船将军的士兵钱塘人辕终古斩杀了徇北将军。原越衍侯吴阳率领他封邑的七百人在汉阳反攻越军。越建成侯敖与繇王居股杀死了馀善，率领他们的部众投降。汉武帝封辕终古为御儿侯，吴阳为卯石侯，居股为东成侯，敖为开陵侯；又封横海将军韩说为按道侯，横海校尉福为缭嫈侯，东越投降的将领多军为无锡侯。汉武帝认为闽地地势险要，多次反叛，终究会成为后世的祸患，于是下诏让各位将领把东越的百姓全部迁徙到长江、淮河之间，闽地就空虚了。
春天正月，汉武帝前往缑氏，按照礼仪祭祀中岳太室山，随从官员在山下听到好像有三次高呼“万岁”的声音。汉武帝下诏让祠官增加对太室山的祭祀，禁止砍伐山上的草木，把山下三百户人家作为供奉太室山的奉邑。
汉武帝于是向东巡视海上，按照礼仪祭祀八神。齐地之人上书谈论神怪、奇方的数以万计，汉武帝于是增派船只，让那些声称在海上有神山的几千人去寻找蓬莱仙人。公孙卿手持符节经常先行，在名山等候神灵，到了东莱，他说：“夜里看到一个巨人，有几丈高，靠近他就不见了，他的脚印很大，类似禽兽的脚印。”群臣中有人说：“看到一个老翁牵着狗，说‘我想见天子’，然后忽然就不见了。”汉武帝看到了巨大的脚印，不太相信，等群臣又说看到了老翁，就认为那老翁是仙人，便在海上停留下来；给方士们驿车，还不断派使者去寻找神仙，人数多达几千人。
夏天四月，汉武帝返回，到达奉高县，在梁父山祭祀土地神。乙卯日，汉武帝让身为侍中的儒者戴着皮帽，插着笏板，以射牛的仪式开始举行封禅典礼，在泰山脚下的东方进行封土仪式，所用的礼仪和在郊外祭祀泰一神一样。所封的土坛宽一丈二尺，高九尺，坛下埋有玉牒书，上面写的内容很机密。祭祀结束后，汉武帝只和侍中、奉车都尉霍子侯登上泰山，也进行了封土仪式，具体的事情都保密。第二天，从山的北道下山。丙辰日，在泰山脚下东北的肃然山举行祭地仪式，就像祭祀后土神的礼仪一样，汉武帝都亲自拜见，身穿黄色衣服，并且全部使用了音乐。用江淮之间的三脊茅作为神的垫席，用五色土混合堆在封土上。在封禅的祠庙那里，夜里好像有光芒，白天有白云从封土中飘出。汉武帝祭地结束返回后，坐在明堂里，群臣轮番上前祝贺，歌颂他的功德。汉武帝下诏说：“我以渺小之身继承皇位，小心翼翼，只怕自己德行浅薄，对礼乐制度也不了解，所以祭祀八神，承蒙天地的恩赐，出现了明显的景象，我仿佛听到了什么，被这些奇异的现象所震动，想停止却又不敢，于是登上泰山举行封禅，到了梁父山，然后升坛进行自我更新，很高兴能和士大夫们一起革新，就把今年十月作为元封元年。我所巡视经过的地方，博县、奉高、蛇丘、历城、梁父，百姓们拖欠的田租赋税，都给予免除，今年也不用交纳算赋。赐给天下百姓每人爵位一级。”又因为每五年要到泰山巡视祭祀一次，所以让诸侯们各自在泰山下修建官邸。
汉武帝已经在泰山完成封禅，期间没有遇到风雨，方士们又说蓬莱的各位神仙好像能够找到，于是汉武帝满心欢喜，希望能遇到神仙，又一次向东来到海上眺望。汉武帝想亲自乘船渡海去寻找蓬莱仙人，群臣纷纷劝阻，却没人能拦住他。东方朔说：“所谓仙人，是自然得到的，不必急躁地去追求。如果陛下有道行，就不用担心遇不到仙人；如果没有道行，即使到了蓬莱见到了仙人，也没有什么益处。我希望陛下暂且回宫，静静地等待，仙人自然会到来。”汉武帝这才作罢。恰逢奉车都尉霍子侯突然患病，一天就死了。霍子侯是霍去病的儿子，汉武帝非常悲痛。于是汉武帝就离开了海边，沿着海岸向北，到达碣石，从辽西开始巡视，经过北部边境，到达九原。五月，回到甘泉宫。这次出行总共行程一万八千里。
在这之前，桑弘羊担任治粟都尉，兼管大农令的职务，总管天下的盐铁事务。桑弘羊制定了平准法，让远方各地把当地的特产，按照以前商人所贩运的那样作为赋税上缴，然后互相流通输送。在京师设立平准机构，总管各地运来的货物。大农令的各个属官，把天下的货物都控制起来，物价上涨时就卖出，物价下跌时就买入，目的是让富商大贾无法谋取