武帝实行严刑峻法，任用酷吏，不断增加镇压手段。如张汤、赵禹等秉承武帝的旨意，在原来比较宽松的法律上增加了很多新的罪名，如“见知故纵”（知道情况故意不举报、放纵）、“监临部主”（下属犯罪，负有监察责任的上级连坐），减轻犯“深故”（蓄意使用重刑、故意将无罪判成有罪）官吏的处分，加重对“急纵”（轻率释放）罪的惩办，使一般官员宁滥不漏，谁也不敢冒灭族的风险为“囚犯”伸冤。律令增加到359章，其中“大辟”（斩首或腰斩）有409条、1882项，可以比照死刑处理的事例有13472项。元狩六年（前117年），张汤甚至创造了“腹诽”（在心里说坏话）罪，并据此将位居九卿的大农令颜异判处死刑，使之成为案例。另一位酷吏杜周担任廷尉时，“诏狱”（国家监狱）中的在押犯大量增加，其中二千石级别的官员经常不下百人，各郡上报廷尉的案子每年有一千多件。大案涉及数百人，小的也有数十人，远的数千里，近的也有几百里。审讯时，官吏就根据控告的罪名逼供，不服就用鞭打。所以一听说官府抓人，无论是否有罪，都尽量逃避。有的案子十几年后还在追查，罪名大多是“不道”，所以都要上报廷尉或中央机关，诏狱中关押的犯人多达六七万，其他监狱中增加的犯人也有十余万。有人指责杜周不照“三尺法”（写在三尺竹简上的成文法）办事，专门揣摩皇帝的意图定案，杜周直言不讳：“‘三尺法’从哪里来的？前朝皇帝定的就是律，后来的皇帝定的就是令，当时的就对，干吗要照古法办？”杜周曾被罢官，以后又被起用为执金吾，在搜捕桑弘羊、卫皇后兄弟家属时相当坚决彻底，武帝认为他尽力无私，升为御史大夫。义纵出任定襄太守，到任那天就将狱中的重罪犯二百余人与私自去探监的宾客、家属二百余人全部杀光。王温舒出任河内太守时，准备了50匹快马，分段等在河内（今河南武陟县西南）至长安途中。他到任后将郡中“豪猾”千余家定为灭族或死罪，立即接力传送，两天内取回批文，把这些人杀得一干二净。十二月过去，按规定春天停刑，王温舒顿足感叹：“要是冬天再增加一个月，我就把事情办完了。”武帝听说后，肯定他有本领，提升为中尉。当然，被这些酷吏杀掉的有一部分是该打击的地方豪强，但一味好杀，并且随意更改法律，无辜遭殃者更多。
本来，在文帝时就取消了肉刑，以笞刑代替劓（割鼻子）和斩左脚趾。以后因为笞刑还是不断将人打死，几次减少了笞数，景帝中六年（前144年）又做了更具体的规定：笞刑的刑具长五尺，宽一寸，厚半寸，用竹片。中间的节要刨平，只许打在屁股上，最多打200下，打的过程中不许换人，打完一名犯人后才能换。但实际上，酷吏根本不遵守这些制度，“榜掠千数”，法外施刑或采用各种酷刑逼供的比比皆是。
卫青像就是对大臣和亲戚也是如此。元狩二年（前121年）李蔡继公孙弘任丞相，五年有罪自杀；严青翟继任，元鼎二年（前115年）有罪自杀；赵周继任，五年死在狱中；石庆继任，太初元年（前103年）病死；公孙贺继任，征和二年（前91年）死在狱中；刘屈氂继任，一年后就被腰斩。31年间的6位丞相，只有石庆一人善终。石庆是汉初功臣、著名的“万石君”（本人和四个儿子都是二千石级别的官员）石奋之子，为人极其小心谨慎。他当太仆时为武帝赶车，武帝问他拉车的有几匹马，他数了一遍后才报告说是6匹。但石庆在职时也多次受到武帝谴责，差一点自杀。所以，这个大臣中的最高官职被一些人视为畏途。
公孙贺是武帝当太子时的下属，又娶了卫皇后的姐姐，是武帝的连襟。但听说要拜他为相，吓得连连叩头，痛哭流涕，不肯接受相印，说：“臣本是边远鄙人，靠鞍马骑射当了官，不是做丞相的材料。”武帝与左右见他如此伤心，也都感动得流下眼泪，忙叫左右将他扶起。公孙贺不肯起来，武帝起身走了，他无可奈何，只得接受。后来他儿子太仆公孙敬声擅自动用了1900万军费，关在监狱。正好武帝下诏追捕阳陵（今陕西成阳市东北）人“大侠”朱安世。公孙贺主动请命，如能捕获，则请求释放儿子，武帝同意了。公孙贺果然将朱安世抓获，朱安世知道是公孙贺想以他为儿子赎罪，就从狱中上书，控告公孙敬声与武帝女儿阳石公主私通，并派人行使巫术，以恶毒的语言诅咒武帝，在去甘泉宫的驰道上埋下象征武帝的偶人（小木人）。武帝令有关部门审讯，将公孙贺父子在狱中杀死，并灭族，武帝两位女儿阳石、诸邑公主，卫青（武帝的姐夫）的儿子、卫皇后的外甥卫伉等都被杀。公孙氏和卫氏因骄奢犯法完全可能，但要咒武帝早死却是万万不敢的，这当然纯粹是一起冤案。这一点，连武帝心里也不是不明白，所以在诏书中公布他的罪行都是贪污受贿，不顾百姓死活，擅自改变政策，加重百姓负担等方面，而对要害的“巫蛊”罪只含糊不清地提了一句“又诈为诏书，以奸传朱安世”。
继任的刘屈氂死得更惨。他是武帝的庶兄中山靖王之子，公孙贺死时他还在涿郡（治今河北涿州市）太守任上。从陈平、周勃以后汉朝已不设左右丞相了，此时武帝却任命刘屈氂为左丞相，而将右丞相位置空着，“以待天下远方之选”（等待更合适的人）。这一措施既可以解释为武帝对宗室的谦抑，也可以理解为对刘屈氂的预防，但刘屈氂看来毫无察觉，他做梦也不会想到，被“亲亲任贤”、封侯拜相的他，一年后就步了公孙贺的后尘。当年秋天就发生了太子杀江充后起兵的事件，尽管刘屈氂最终指挥军队镇压了变乱，却已经得罪了武帝。当太子发兵进入丞相府时，刘屈氂“挺身逃”，连印绶也丢了。长史在报告武帝时替他掩盖，说“丞相为了保密，没有敢发兵”，武帝大怒：“事情已经到了这一地步，还保什么密？”后来因为覆盎门的值班官员田仁没有截住太子，刘屈氂要杀他，御史大夫暴胜之说田仁是二千石级别，不能擅自处死，应该先请示。武帝又大怒，将暴胜之抓起来责问，他惶恐自杀。刘屈氂虽一时无事，但武帝在表彰“元功”时对他毫无表示。实际上，在武帝对儿子的死悔恨不已时，这位“平乱”的统帅迟早是要成为替罪羊的。
第二年初，李广利出师匈奴，刘屈氂到郊外饯行。李广利建议他应该争取早日立昌邑王为太子，等太子即位后就可高枕无忧了。昌邑王是李广利的外甥，而李、刘二人又是儿女亲家，刘屈氂当然满口答应。但还没有等他有任何行动，内者令郭穰已经揭发丞相夫人让巫师到社祠用恶言咒诅武帝，丞相本人与李广利一起在祠庙祷告，想让昌邑王当皇帝。有关部门要求对刘屈氂夫妇审讯，很快定下了大逆不道罪。武帝下了一道史无前例的诏令：将刘屈氂装在“厨车”（装食品的小货车）上，押到东市当众腰斩，刘妻在华阳街斩首示众。武帝对这位侄儿和现职丞相如此狠毒，显然并不仅是为了子虚乌有的“巫蛊”。
太史令司马迁因为李陵辩解获罪，据他给任安的信中所说，在押期间“交手足，受木索，暴肌肤，受榜垂”（手脚被绳索捆绑，身上套着木枷，被剥光衣服，用木棍和竹板打），以后又受“腐刑”（割去生殖器）。这还是从轻处罚，比起那些被腰斩、灭族的人来说已经幸运多了。
武帝后期的社会矛盾已相当严重，各地不断出现暴动，南阳、楚、齐、燕等各地都有发生。大的暴动有数千人参加，首领往往称王称将，攻城略地，取走仓库中的武器，释放监狱中的罪犯，抓住郡太守、都尉，或将其杀掉，还向周围的县筹集粮食。武帝派出酷吏，调动军队，连续几年加以镇压，但此伏彼起，杀不胜杀。武帝又颁布“沈命法”：“群盗”四起不发觉，发觉了而没有全部抓获，二千石以下到最低级的官吏一律处死。这样一来，地方官干脆不上报，上下互相隐瞒，实际上“盗贼”越来越多。武帝初全国已有约3600万人，到末年只剩下3200万，由于流亡严重，在籍户口减少了一半。
武帝虽然贵为天子，个人生活并不幸福。他的第一位皇后陈氏，是汉初功臣陈婴的曾孙女，又是武帝的姑母、长公主刘嫖的女儿。武帝能被立为太子，刘嫖是出过力的，所以等武帝一即位，这位太子妃就被立为皇后。陈皇后仗着长公主的权势擅宠骄贵，自己十多年生不了孩子，听说卫子夫得到武帝宠幸后，几次想陷她于死地。武帝大怒，元光五年（前130年），当有人揭发陈后在背后用巫术咒诅他时，他就下令彻底追查，将替陈后作巫术的妇女楚服等三百多人杀了，陈后被废入长门宫。
农家小院卫子夫本来是武帝的姐姐平阳公主家的歌女，武帝在平阳公主家看中带回宫中的，但进宫后就被武帝忘了。一年多后，武帝选一些无用的宫女出宫，卫子夫哭哭啼啼请求放出，武帝见她可怜，就留在身边，结果给他生下了三个女儿。元朔元年又生了太子刘据，卫子夫被立为皇后。卫子夫的哥哥卫长君、弟弟卫青和外甥霍去病都得到重用，以后霍去病立功封侯，卫青官至大司马大将军，娶了平阳公主，卫氏有五人封侯。
但生了太子几年后，卫皇后色衰失宠，武帝又爱上了来自赵国的王夫人和来自中山的李夫人，可是两位夫人都年轻早卒。李夫人本是舞女，武帝一见情钟，死后怀念不已，让人画了她的像挂在甘泉宫。方士少翁用法术让武帝见到李夫人的形象，却可望不可及。武帝更感悲切，亲自作了一篇悼亡赋。但以后，李夫人的弟弟获罪、哥哥李广利投降匈奴，李氏被灭族。
晚年的武帝在巡游时过河间郡（治今河北献县东南），又得到一位“奇女”赵氏，封为婕妤，大受宠幸。武帝62岁时，她怀孕14个月后生下一子。
对晚年武帝打击最大的，是由江充一手炮制的“巫蛊”冤案。
江充是赵王的上等门客，为了报赵太子丹杀其父兄之仇，到长安告了御状。武帝将赵太子定罪处死，江充得宠，被封为“直接绣衣使者”，负责督察首都特区的治安和查禁贵戚近臣的违法行为及超标准享受。当时权贵不守法纪的现象很严重，江充征得武帝同意，将一批违法的近臣贵戚的车马没收，让他们去北军报到，参加征伐匈奴，又禁止他们进宫求情。他们的子弟十分恐慌，向武帝请求交钱赎罪，一下子收到数千万罚款。武帝认为江充为人忠直，奉法不阿，对他言听计从。江充在皇帝专用的驰道中发现了馆陶长公主的车队，立即查问，公主说是奉了太后的诏书，江充说：“只有公主可以通行，其他车马都不许过。”将其余车马都上报没收。江充随武帝在甘泉宫时，见到太子属员的马车在驰道上行走，扣留后送交主管部门处理。太子闻讯后，派人向江充说情：“不是舍不得车马，实在是不想让皇上知道，怪我没有管教好下属，请江先生饶了他。”江充不听，照样报告武帝。武帝称赞他：“当人臣的就该如此。”更加信用。
武帝在甘泉宫得病，江充见他已年老，怕他死了后被太子报复，就上奏，称武帝的疾病是有人以巫咒作祟所致，武帝任命他为巫蛊专案负责人。在此前，丞相公孙贺父子、两位公主和卫皇后的外甥，已因被诬陷以巫蛊咒诅武帝而被杀。江充找来一位有巫术的胡人，让他挖地三尺，寻找用作咒诅目标的偶人，捉拿搞巫蛊的人。抓到嫌疑犯后就用酷刑逼供，使百姓相互诬陷牵连，官府都以大逆不道定罪，先后杀了几万人。武帝年老多疑，怀疑身边的人用巫蛊咒诅他，所以对被牵连的人，没有人敢为他们鸣冤叫屈。江充摸清了武帝的意图，就说宫里有益气。武帝信以为真，特意派按道侯韩说、御史章赣、黄门苏文等当江充的助手。他们先从后宫失宠的妃嫔人手追查，再查到皇后，从武帝的御座下挖起，最后在太子的宫中挖出了用于巫蛊的桐木偶。
当时，武帝因病正在甘泉宫避暑，只有卫皇后和太子在长安。少傅（太子老师）石德劝太子假传武帝命令逮捕江充，彻底查清他的奸诈罪行，否则自己说不清，何况武帝在甘泉宫生死不明。“太子就不想想秦始皇长子扶苏的事吗？”情急的太子顾不得仔细考虑，与皇后商议后，于征和二年（前91年）七月初九派人收捕江充等人，韩说怀疑有诈，拒捕被杀；江充被抓来，太子亲自监斩；但章赣受伤后逃往甘泉宫。