死于公元前87年3月29日（后元二年二月丁卯日（十四））。汉武帝开创了西汉王朝最鼎盛繁荣的时期，那一时期亦是中国封建王朝第一个发展高峰。他的雄才大略、文治武功，使汉朝成为当时世界上最强大的国家，他也因此成为中国历史上伟大的皇帝之一。
此外，汉武帝是中国第一个使用年号的皇帝。其在位期间，曾用年号有：建元、元光、元朔、元狩、元鼎、元封、太初、天汉、太始、征和、后元。谥“孝武”，葬于茂陵。《汉书》评叙刘彻“雄才大略”，《谥法》说“威强睿德曰武”，就是说威严，坚强，明智，仁德叫武。在中国历史书内，“秦皇汉武”经常互相衔接。
今天我们看他的历史，不能否定他是一个杰出而特殊的人物。他的功业，对中国历史进程和后来西汉王朝的发展影响深远。登基之初，汉武帝继续父亲生前推行的养生息民政策，进一步削弱诸侯的势力，颁布大臣主父偃提出的推恩令，以法制来推动诸侯分封诸子为侯，使诸侯的封地不得不自我缩减。同时，他设立刺史，监察地方。加强中央集权，将冶铁、煮盐、酿酒等民间生意编成由中央管理，禁止诸侯国铸钱，使得财政权集于中央。
思想上，采用董仲舒“罢黜百家，独尊儒术”的建议，为儒学在古中国的特殊地位铺平了道路。当然，汉武帝时期，汉朝亦不曾缺少法治思想。在宣扬儒学的同时，汉武帝亦采用法规和刑法来巩固政府的权威和显示皇权的地位。因此，汉学家认为这更应该是以儒为主以法为辅，内法外儒的一种体制，对广大百姓宣扬儒道以示政府的怀柔，而对政府内部又施以严酷的刑法来约束大臣。经文景之治的休养生息等一系列的发展经济与民生政策之后，西汉王朝的国力已蒸蒸日上。汉武帝在承袭这些政策同时，积极准备军事力量的发展。
继位后，先平定南方闽越国的动乱。后开始着手以军事手段代替带有屈辱性质的和亲政策来彻底解决北方的匈奴的威胁。派名将卫青、霍去病三次大规模出击匈奴，收河套地区，夺取河西走廊，打通西域，封狼居胥，将当时汉朝的北部疆域从长城沿线推至阴山甚至更远。在对匈奴的战争同时，采取和平手段和军事手段使西域诸国臣服。丧失肥沃茂盛的漠南地区后，匈奴王庭远迁漠北，从此一蹶不振，这就基本解