在进攻匈奴的同时，为了联合大月氏共同夹击匈奴，汉武帝还派张骞两次出使西域。尽管张骞此行目的没有达到，但是却开辟了举世闻名的“丝绸之路”，密切了汉朝同西域各国的关系，从而促进了东西方经济文化的广泛交流。

　　汉武帝末年，由于长时期的战争和奢侈浪费，导致民怨沸腾，各地农民起义不断。汉武帝在《轮台罪己诏》里表示今后不再发动战争，“当今务在禁苛暴，止擅赋，力本农”，与民更始，发展生产。搜粟都尉赵过提出代田法，将一亩地分成三田川和三垄，年年互换位置，以休养地力，下种时把谷物种在田川里，幼苗长出后，把垄上的土推到田川里，这样作物入土深，抗风耐旱。实行代田法，每亩产量可增加一斛(一斛约合30公斤)到三斛。赵过还发明了耧车等先进的生产工具，大大提高了劳动效率。汉武帝还采纳白公的建议，于太始二年(前95年)从仲山口(陕西泾阳西北)引泾河至栎阳(陕西临潼栎阳镇)，灌溉农田4500顷，水中泥土又可肥田，这一水利工程对于关中农业生产的发展起了很大的保障作用。可见，汉武帝在晚年比较重视发展农业生产，较之从前好大喜功，似有所悔改。

　　后元元年(前88年)，侍中仆射马何罗和其弟马通等人密谋刺杀汉武帝，被金日等人发现后杀之。后元二年，汉武帝立时年8岁的小儿子刘弗陵为皇太子。为防止太后专权，他又杀死太子母亲赵予。他还让画工画了一幅《周公背成王朝诸侯图》送给侍中奉车都尉霍光，希望他能像周公辅佐成王那样，辅佐刘弗陵做皇帝。后事安排妥当之后，没几天汉武帝就死去了。