史籍中有多处汉代编制舆地图的记载。晋代学者虞喜在《志算》中说：“舆地图，汉家所画，非出远古也。”《史记?三王世家》索隐则称：“谓地为舆者，天地有覆载之德，故谓天为盖，谓地为舆，故地图称舆地图。”舆地图应是以汉代疆域为中心的当时已知世界的地图。汉代疆域空前广大，在汉武帝开拓三边后达到鼎盛。
　　汉武帝首先开拓北部与西北部疆域。汉初，匈奴拥兵30万，势力强大。其右翼占据阴山、祁连山、贺兰山、河套以及阿尔泰地区，置僮仆都尉统治。其左翼不断袭扰山西、河北北部。汉武帝先后派卫青、霍去病等著名将领，率领10万以上的骑兵兵团与匈奴多次作战，长达43年，最终消灭了匈奴主力。公元前127年的漠南之战，卫青收复河套地区，设立朔方郡、五原郡，移民10万屯戍。公元前121年，霍去病率军出河西，越过居延泽（今内蒙古居延海），深入匈奴境内千余里，歼灭俘虏敌人数万，打垮了河西的匈奴势力，设立武威、酒泉、张掖、敦煌四郡，打通了河西走廊，沿途设立边防哨所与驿站。公元前119年，卫青与霍去病分进漠北，深入两千余里，追歼匈奴军至今蒙古人民共和国乌兰巴托东，歼敌7万，匈奴残余远遁，之后多年无力大举南下。为巩固边防，在西北新筑三城：光禄（今内蒙古乌拉特中旗）、居延（今宁夏居延县西南）、令居（今甘肃省永登县西北）。为断匈奴右臂，公元前115年，命张骞出使西域。张骞先后到达乌孙（今新疆北部）、于阗（今新疆和阗）、大宛（今新疆以西）、安息（今伊朗一带）、大月氏（今咸海以东及阿富汗西部）等36国，开阔了地理视野，开辟了丝绸之路，使西域诸国归顺汉朝。太初四年（前101年），汉在轮台（今新疆轮台东）、渠犁（今新疆库尔勒西南）设使者都尉。神爵三年（前59年）汉任命郑吉为西域都护，幕府设在乌垒城（今新疆轮台东北）。从此，巴尔喀什湖以东、以南的乌孙（首都赤谷城，位于今伊塞克湖东南），锡尔河上游的大宛（首都贵山，位于今哈萨克斯坦塔什干东南），帕米尔的无雷等国，均置于西域都护的直接管辖之下。西域都护成为汉代的固定行政机构。汉对西域各国有权册封国王，颁赐官吏印绶，调遣军队与征发粮草。西域成为汉代疆域的一部分。正如《后汉书》载：“武帝时，西域内属，有三十六国。汉为置使者、校尉领护之。宣帝改曰都护。元帝又置戊己二校尉，屯田于车师前王庭。”此外，不直接隶属西域都护，但臣服内属汉朝的还有中亚及东欧地区的安息、条支、大月氏、康居、奄蔡等国。
　　西汉末年，王莽篡位，西域诸国反叛。莎车王贤乘机诛灭诸国。莎车王贤逝后，西域混战，形成鄯善、于阗、车师在南疆地区的三足鼎立。同时，逐步强大起来的北匈奴又侵犯汉朝边郡。公元72年，汉明帝先后命窦固等率兵进击阿尔泰地区的北匈奴，夺取北疆，设置宜禾都尉屯田，使得断绝65年的通西域之路重新开通。班超以假司马的军职随窦固西征，在夺取北疆的战斗中屡建功绩，于是被派平服南疆。在攻取北疆的胜势下，班超带领36人，采取以夷制夷的策略，先后降服鄯善（今鄯善县）、于阗（今和阗县），袭取疏勒（今疏勒县）、龟兹（今库车县）、姑墨（今拜城县）。公元78年，应班超请求增兵千人后，又平莎车（今莎车县）。公元90年，在咸海之南到阿富汗地区的月氏发兵7万进攻班超，班超伏击敌人成功，月氏被迫遣使请罪进贡。于是，朝廷命班超为西域都护，驻龟兹它干城。公元94年，班超讨服焉耆（今焉耆县）后，南疆全部平服。经过22年的征伐，西域又直接置于汉朝的统治之下。
　　西汉前期，云贵高原及四川南部、西部是西南夷的领地。部落数十，以夜郎国（今贵州西北一带）最大。在岭南，秦代南征将领赵陀自立为南越武王，吕后五年（前183年），赵陀以汉朝禁止与南越进行铁器交易为借口，自尊为南越武帝，发兵攻打长沙边邑。汉武帝建元四年（前137年）赵陀卒，其孙即位，继续与汉政府对立。汉武帝以唐蒙为将，率兵千人，携带粮食丝绸，恩威并用，一举降服了川西、川南、贵北一带的诸少数民族部落，公元前130年置犍为郡（今四川宜宾县西南）。公元前112年，南越丞相吕嘉杀南越王赵兴反汉。汉武帝于是发楼船兵10万与西南地区夜郎国之兵，分四路讨伐南越，次年消灭了盘踞岭南百年的赵氏政权，平定了南越地区，分治为9个郡：儋耳（今海南省儋州西北）、珠崖（今海南省琼山东南）、南海（今广东省广州）、苍梧（今广西苍梧）、合浦（今广西合浦）、玉林（今广西桂平西）、九真（今越南顺化以北）、日南（今越南中南部）、交趾（今越南河内附近）。不仅收复了秦代的岭南之地，并把汉代的南部疆界延伸到今越南中部。