封禅礼定，武帝又想这般盛举，必先振兵释旅，方可施行。乃于元鼎六年秋季，诏设十二部将军，调齐人马十八万，扈驾巡边。十月初旬出发，自云阳北行，径出长城，登单于合，耀武扬威，遣侍臣郭吉往告匈奴，传达谕旨，略言东南一带，已皆荡平，南越王头，悬示北阙，单于能战，可与大汉天子，自来交锋；否则便当臣服，何必亡匿漠北云云。时伊稚斜单于已死，子乌维单于嗣立，听了吉言，不禁怒起，把吉拘住不放，自己也不发兵。武帝待了数日，不见回音，乃传令回銮。道过上郡县桥山，见有黄帝遗冢，顿觉起疑道：“我闻黄帝不死，为何留有遗冢？”公孙卿随驾在旁，亟答说道：“黄帝登天，群臣想慕不已，因取衣冠为葬。”武帝喟然道：“我若上天，想群臣当亦葬我衣冠哩。”说着即命备礼致祭。祭毕还长安，遣兵回营。转眼间便是孟春，东风解冻，正好趁时东封。当下启跸东巡，行经缑氏，望祭中岳嵩山，从官齐集山下，听得山中发声，恍似三呼万岁一般。恐又是公孙卿捣鬼。便即告知，武帝也只说听见，令祠官加增太室祠，以山下三百户为奉邑，号曰崇高。崇嵩二字，古文通用。再东行至泰山，山下草木，尚未生长，武帝令从吏运石上山，直立山顶，上刻铭词数语道：
事天以礼，立身以义，事父以孝，成民以仁。四海之内，莫不为郡县，四夷八蛮，咸来贡职。与天无极，人民蕃息，天禄永得。
立石既毕，遂东巡海上，礼祀八神。天主，地主，兵主，阴主，阳主，月主，日主，四时主。齐地方士，争来献书，统说海中居有神仙。武帝便命多备船只，使方士一并航海，往寻蓬莱仙人，且使公孙卿持节先行，遇仙即报。卿复称夜至东莱见有大人，长约数丈，近视即杳，但留巨迹。武帝听说，自至东莱亲视，足迹尚依稀可认，惟状类兽蹄，未免动疑。偏从臣也来启奏，谓路中遇一老翁，手中牵犬，说是欲见巨公，言毕不见。都是瞎说。武帝方信为真仙，再命随行方士，乘车四觅。自在海上守候多日，不见回音，乃回至泰山，行封禅礼。即就山下东方致祭，筑土为封，埋藏玉牒，牒中所说，无非求福求寿等语，旁人无从窥悉。又与奉车都尉霍子侯，同登山巅，秘密封土，禁人预闻。子侯名嬗，即去病子，武帝独加宠遇，故使得从行。越宿，从山北下，来禅肃然山。封禅礼成，还驻明堂。到了次日，群臣奏闻封禅各处，夜有祥光，凌晨复有白云拥护，引得武帝色动颜开。再由群臣一齐歌颂功德，武帝越加喜欢，遂下诏改称本年为元封元年，大赦天下。并忆封禅期内，连日晴和，并无风雨，当由天神护佑，或得从此接见神仙，也未可知。乃复至海上探望，但见云水苍茫，并没有神仙形影，怅立多时，心终未死，意欲亲自航海，往访蓬莱。群臣进谏不从，还是东方朔谓仙将自至，不可躁求，才将武帝劝止，不复进行。
适霍子侯感冒风寒，竟致暴死，想是成仙去了。武帝悲悼异常，厚加赙殓，饬人送柩回京。自己再沿海至碣石，终不得一见仙人，乃折向西行，过九原，入甘泉，总计费时五阅月，周行一万八千里，用去金钱巨万，赐帛百余万匹，全亏治粟都尉桑弘羊，职兼大农，置平准官，操奇计赢，才得逐年搜括，供给武帝游资。武帝因他理财有功，赐爵左庶长，金二百斤。弘羊尝自诩为计臣能手，谓民不加赋，国用自饶。独卜式斥他不务大体，专营小利。会因天气亢旱，有诏求雨，式私语亲属，谓不如烹死弘羊，自可得雨，何必祈祷？那知武帝方依任弘羊，怎肯把他加诛。
是秋有孛星出现天空，术士王朔，反指为德星，群臣依声附和，说是封禅瑞应。武帝大喜，乃至雍地，亲祀五畤，复回甘泉祀泰一神。自从方士称泰一最贵，特在甘泉设祠，号为泰畤。且定例三岁一郊，各畤中随时致祭，不在此例。元封二年，公孙卿又复上言，东莱有神人，欲见天子，武帝乃再出东巡，至缑氏县，拜卿为中大夫，使为前导，直赴东莱。偏是海山缥缈，云雾迷蒙，有甚么天神天仙？卿无从解说，又把那野兽脚迹，混充过去。武帝也不便穷诘，但托言天时屡旱，特为人民祈雨，来祷万里沙神祠。万里沙在东莱海滨，借此为名，掩饰天下耳目。还过泰山，又复望祀，再顺路至瓠子口。瓠子河决，已二十多年，武帝尝使汲黯、郑当时前往堵塞，屡堙屡决。更命汲黯弟仁，与郭昌等往修河防，积久无成。此次武帝亲临决口，先沉白马玉璧，致祭河神，随令从官一齐负薪，填塞决河。河旁本有数万人夫，随吏供役，至是见文武百官，尚且这般辛苦，怎得不格外效劳？薪柴不足，济以竹石，好在天晴已久，河水低浅，竟得凭借众力，堵住决河。又上筑一宫，名曰宣防。此举总算为民除患，但梁楚一带，受害已二十多年了。抑扬得当。
武帝还至长安，公孙卿恐车驾徒劳，仙无从致，将来必加严谴，因复想出一法，托大将军卫青进言，谓仙人素好楼居，不如增筑高楼，徐待仙至。武帝乃令长安作蜚廉观，甘泉作通天台，台观统高三四十丈。费了许多经营，仍使公孙卿持节供张，恭候神仙，另在甘泉宫添筑前殿。殿成以后，忽在殿房中生出一草，九茎连叶，大众都称为灵芝，立即上奏。武帝亲往看验，果然不差，乃作芝房歌，颁诏大赦。既而在汶上作明堂，复出巡江汉，由南而东，增封泰山。即就明堂礼祀上帝。小子不胜殚述，但作诗申意道：
谈仙说鬼尽无稽，英主如何也着迷？
累万黄金空掷去，水长山杳日沉西。
土木频兴，迷信不已，辽东突来警报，又起兵戈。欲知如何起衅，待至下回再叙。
观汉武之迷信神仙，几与秦皇同出一辙。秦始皇信方士，武帝亦信方士；秦始皇行封禅，武帝亦行封禅；秦始皇好神仙，武帝亦好神仙；秦始皇兴土木，武帝亦兴土木。凡始皇之所为，武帝皆踵而效之，尤有甚焉。始皇之信徐巿卢生也，不过使之奔走海上耳。武帝乃任以高爵，待若上宾，并举爱女而亦嫁之，且少翁戮而栾大复进，栾大诛而公孙卿又进，若明若昧，何其游移若此？要之皆贪心不足，妄冀长生，乃有此种种之谬举耳。夫养心莫善于寡欲，美意乃足以延年，以好货好色好战之人主，反思与天同休，宁有是理？秦皇误于前，汉武误于后，多见其不自量也。若非轮台之悔，则汉武之异于始皇者，果几何耶？