汉武帝北伐匈奴，西通西域，南平闽越南越，于西南夷地区置郡，这都是开边兴利，对中华民族的历史具有巨大意义的大事，也是他对我国千秋万代作出的贡献，所以班固称汉武帝为有“雄才大略”的皇帝。
但是，在封建社会，大凡有作为的皇帝，一般又都急功近利，好大喜功。在他们为民族作出杰出贡献的同时，又常常伴随着对人民的极大骚扰，造成人力、物力、财力方面的巨大浪费。汉武帝便是这样一位皇帝。历史对他是有鲜明的是与非、功与过的评价的。比如《史记》说他即位之初，本来“人给家足”，府藏皆满，但经过汉武帝对外连续进行三十二年的战争后，变成为“海内虚耗”。到汉武帝元封四年（前107年），更是险象环生，关东流民达到二百万口，无名数者尚有四十万。社会矛盾因之日益严重，终于酿成了天汉年间（前100年—前97年）的农民起义，这时“天下骚动”，起义遍及关东地区，大者数千人，小群数百人，攻城邑，掠乡里。另一方面，由于汉武帝政治上处理不当，也造成了统治阶级内部矛盾的尖锐化，卫太子的巫蛊案件便是这种矛盾激化的表现。卫太子是汉武帝的卫皇后生的儿子，大将卫青的外甥，于汉武帝元狩元年（前122年）被立为太子，因为政见不合（卫太子公然反对汉武帝“征伐四夷”的政策），于征和二年（前91年）终于和汉武帝之间的矛盾激化，于是出现了巫蛊之狱。有人告发太子用巫蛊（一种迷信方式）诅咒汉武帝，因而被汉武帝废黜。这一案件涉及了许多统治阶级的上层人物，包括卫皇后和他的家族、武帝宠爱的李夫人及其家族以及丞相公孙贺一家，“大臣无罪夷灭者数十家”。这一案件到第二年被认为是冤狱，卫太子得到了昭雪。但是对于汉武帝来说，内心得到的震动是相当大的，从这里也深感到有必要重新认识一下过去几十年的政策。
一个是社会阶级矛盾的深化，一个是统治阶级内部斗争的尖锐化，这两点使汉武帝发出了“轮台之诏”。轮台诏是一份悔过的诏书，这是中国古代帝王罪己以收民心的一次比较成功的尝试，也说明汉武帝毕竟还是一位有见识的政治家，在自己统治的最后关头，终于看到自己过去政策的失误，向人民表示忏悔，这在古代封建帝王中是不多见的。
轮台之诏下于汉武帝征和四年（前89年），在此之前，汉武帝在自己多次讲话和诏令中逐渐检讨自己的过错。比如在这一年的三月，有一天他走到三洞的广饶县，看到农民在辛勤地劳动，不禁想起对不住人民的地方，一边亲自拿着农具，到田里参加劳动，一边说：“朕即位以来，所为狂悖，使天下愁苦，不可追悔。自今，事有伤害百姓，靡费天下者，悉罢之！”不久，大臣田千秋请求汉武帝斥退方士，不要再搞求神仙的事，汉武帝也十分同意，说：“向时愚惑，为方士所欺，天下岂有仙人？尽妖妄耳！”他后悔自己过去劳民伤财的行为，但已无法挽回了。到这年六月，当搜粟都尉（管理粮食的官）桑弘羊又请求汉武帝派人到轮台修筑堡垒、驻扎军队时，汉武帝便下诏说：此前曾有人请求按人口增加三十钱作为边用，这实际上是加重老弱孤独者的困苦，是“扰劳天下”的行为，“朕不忍闻”。今后的政策应当“务再禁苛薄，止擅赋，力本农，修马复令”。这就是所谓的“轮台悔过”的诏书。这是汉武帝一生政策的一个重大的转折，此后他表示要在着重“思富养民”方面多下功夫。他任命田千秋做宰相，并特封“富民侯”，还任命农业家赵过为搜粟都尉，让他在全国范围内推广先进的“代田法”，加强对农业生产的领导。以后赵过又改进很多“田器”（农业生产的工具），由中原逐渐推广到边区。经过两年的经济恢复和减少赋税措施的实行，西汉社会又趋向安定了。
但是，汉武帝已经筋疲力尽，终于在后元二年（前87年）一病不起。在临死前，他把小儿子刘弗陵托付给大司马大将军霍光，并对霍光说：“我要请你做周公，让小儿子刘弗陵做成王。”汉武帝死后，葬在长安西北的茂陵，在他的陵墓东北有霍去病和卫青的墓，东南有霍光墓。这位杰出皇帝就这样终结了自己的一生。