張騫出使歸國後，向武帝報告：在大夏（今阿富汗北部）時曾見到有蜀地產的布和邛杖，了解它們的來源，說是來自東南的身毒國（今印度），有數千裏遠，蜀地的商人到那裏去做買賣。聽說身毒國在邛以西約2000裏。張騫說：大夏在漢朝西南，一向仰慕中國，就怕匈奴隔斷來往的道路。要真開通了由蜀往身毒國的道路，就又近又方便。元狩元年（前122年），漢朝恢複了對西南夷的開拓，武帝派王然於、柏始昌、呂越人等十餘人尋找從西南夷通向身毒的道路。滇（在今雲南滇池一帶）王留住漢使，為他們探路，但由於昆明（在今雲南大理市南一帶）阻擋，花了四年多時間也沒有結果。
南越呂嘉反叛時，武帝命馳義侯從犍為郡征發南夷的軍隊，且蘭（今貴州黃平縣西南）的君長怕自己的軍隊跟隨漢軍遠征後，被周圍的部族乘機攻擊，就發起反抗，殺了使者與犍為太守。漢朝用原來準備進攻南越的巴蜀罪人和八校尉加以鎮壓，正好南越已平定，調回的漢軍攻入且蘭，殺了數萬人，在南夷地區設置了牂柯郡（治今貴州黃平縣西南）。夜郎侯見南越被滅，請求入朝，被武帝封為夜郎王。漢軍又殺了邛君、筰侯，冉騸等十分恐懼，請求臣服並設置行政機構，於是漢朝在邛都（今四川西昌市東南）設越砉郡，在筰都（今四川漢源縣東北）設沈黎郡，冉駹（今四川茂汶縣北）設汶山郡，在白馬設武都郡（今甘肅武都縣東北）。
張騫像漢武帝派王然於將滅南越和殺南夷反抗的部族首領的情況向滇王通報，勸他入朝，但滇王自恃有數萬部眾，又有它東北的勞深、莫靡等同姓部族的支持，拒不服從。兩年以後的元封二年（前109年），武帝調巴蜀軍隊攻滅勞深、莫靡，兵臨滇國，滇王舉國投降，請求朝廷設立行政區，於是在滇設益州郡（今雲南寧晉縣東）。考慮到滇王曾帶頭擁護朝廷，武帝賜給他“滇王之印”，仍讓他統治本部族的百姓。以後降服昆明，將其屬地並入了益州郡，漢朝的西南界擴展到今高黎貢山和哀牢山一線，並與今瀾滄江流域和緬甸東北部的哀牢人有了交往。
由於設置時考慮欠周，有的郡轄境有限，人口稀少，武帝末年撤銷了沈黎郡，宣帝地節三年（公元前67年）又撤銷了汶山郡。這兩郡的轄境大多並入了相鄰的蜀郡，疆域並沒有什麼減少，但對當地部族的統治相對放鬆了。
東漢永平十二年（69年），哀牢王接受內屬，漢朝設置了兩個縣，又從益州郡劃出六縣，合並建立了永昌郡。漢朝的疆域不僅已包括今天雲貴高原的全部，而且轄有今緬甸東部。
還是在戰國後期，燕國就統治過朝鮮半島北部的朝鮮、真番，在那裏設置了行政機構和防禦工事。秦始皇滅燕後，將燕國留下的機構劃歸遼東郡，作為在境外的附屬機構。西漢初國力有限，考慮到在朝鮮半島的機構路途遙遠，僅修複了秦朝遼東的長城，以浿水（今朝鮮清川江）為界，歸燕國管轄。燕王盧綰投降匈奴後，燕人衛滿就聚集了數千人出塞。他們渡過浿水，在秦朝防區的舊地定居，逐漸控製了朝鮮、真番和流亡在那裏的燕、齊移民，並在王險城（今朝鮮平壤南）建都。當惠帝時，遼東太守與衛滿約定，讓他當漢朝的藩屬，但不得侵犯邊境，也不得阻止朝鮮半島上其他民族與漢朝的聯係，朝廷批準了這項措施。衛滿有了漢朝的支持，控製了真番、臨屯（朝鮮半島東海岸中部），其疆域大致包括今遼寧東端、吉林西南和朝鮮半島的北部。
但朝鮮半島上還有不少其他部族，元朔元年（前128年），半島東北沿海一帶的東夷穢君南閭等歸屬漢朝，武帝在那裏設立了蒼海郡。但該地與漢朝之間並不相連，通過海路運輸耗費巨大。花了很大的人力物力後並沒有獲得實際利益，所以兩年後就撤銷了蒼海郡。