秦始皇统一六国，是中国历史上第一次出现了统一的多民族国家；那么汉代建立起中原王朝的一个初步形态，后几经繁衍变化至今天的中国疆域，而其中又尤以汉武帝对疆域的拓展最具开创意义。
秦朝的疆域包括了战国后期七国旧地的全部，但一部分是新从其他民族手中夺取的。虽然秦朝在一些地方建立了郡县，但那时其统治范围很小，当地部族的首领依然保持着他们的权力。但最重要的意义是，秦朝开拓的疆域构成了以后历代中原王朝疆域的主体，成为中国统一的地理基础。
秦朝的天下并没有像秦始皇所期望的那样维持“二世三世至于万世，传之无穷”，就在他死后的第二年，陈胜、吴广在大泽乡揭竿而起，敲响了秦朝的丧钟。公元前202年，刘邦称帝建汉。
“西汉初期实际上经历了一个疆域收缩的过程。”葛剑雄说。秦末农民起义，接着楚汉战争，中原动荡不定。秦朝的新领土丧失殆尽，西南和南方全部为当地民族夺回，或建立了实际上独立的政权；另一方面，北方匈奴乘机南下，占领很多地方，威胁到长安一带，“所以秦末汉初时王朝的疆域不仅小于秦代，也小于战国末年”。
汉初疆域的收缩直到汉武帝时期才宣告结束。公元前141年，年仅16岁的刘彻继位。彼时，刚刚经历了“中国统一以来第一次经史学家称羡的文景之治，汉朝的经济实力已有很大的增强，粮食和物资的储备也相当充足，向外开拓的条件已经成熟。
汉武帝在位的前40年(公元前140～前100年)，汉朝一方面恢复并巩固秦朝原有领土，另一方面则进一步拓展疆域。对北方疆域的开拓，是以对匈奴战争开始的。汉武帝反击匈奴之战，始于公元前129年，共历时三四十年之久。在这一时期内，汉军以卫青、霍去病为将领，对匈奴展开三次重大反击作战，并取得决定性的胜利，夺回河套地区，也解除匈奴对长安的威胁；而被歼15万人的匈奴被迫退往大漠以北，人畜锐减，开始走向衰落。自此，“汉朝将北部疆界巩固在阴山一线”。
公元前121年，霍去病出击河西，俘获了匈奴浑邪王的儿子。不久，浑邪王杀了不肯投降的休屠王，率众降汉。这样，汉朝的疆域扩大到了整个河西走廊和湟水流域——即今青海湖以东、祁连山东北地区，先后设置了酒泉、武威、张掖、敦煌和金城五个郡。由于汉朝控制了河西走廊，通向西域的大门已经打开。
元封三年（公元前108年），汉武帝令从票侯赵破奴击破姑师，威震乌孙、大宛等西域诸国。 征和四年（公元前89年），汉武帝令重合侯莽通率4万骑兵击匈奴，途经车师北。莽通令成娩率军中楼兰、尉犁、危须等西域6国兵，进攻车师，以扫除大军前进的障碍。6国兵将车师团团包围，车师投降，臣属于汉。
楼兰之战：元封三年，汉武帝命从票侯赵破奴率兵数万击姑师（车师）及楼兰。姑师也多次袭杀汉使。赵破奴令数受楼兰追杀、拦截之苦的王恢为先锋，率700人，攻破楼兰，俘楼兰王。楼兰降服于西汉。
到公元前122年，汉武帝又恢复了对“西南夷”的开拓，一段时间的经营之后，汉朝在此陆续建立了七个郡，将西南边界扩展到今高黎贡山和哀牢山一线，“现在的西南基本包括在内，还有云贵高原、缅甸，都成为汉朝的领土。
西汉自汉武帝时期开始，国力强盛，大破匈奴，远征大宛，降服西域，收复南越，吞并朝鲜，设置西域使者校尉正式将西域纳入中华版图。
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