武帝临幸雍地，在五畸郊祭天神，下诏说：“今朕亲祭天帝，而地神无祀，于礼不称，其令有司议。”有关部门建议，可在水泽中土丘上建后土祠，以祭地神。武帝诏可。遂自夏阳起驾，东至汾阴。武帝首次巡幸郡国，河东守不防武帝突然驾临，一切供应准备不周，畏罪自杀。于是，在汾阴立后土祠，武帝亲自祭拜，与天神同礼。礼毕，从荥阳回至洛阳，封周王室后裔姬嘉为周子南君。

武帝想长生不死，悔杀少翁。乐成侯丁义揣摩武帝心思，向武帝推荐方士栾大，称栾大与文成将军少翁同出师门。武帝召见。栾大先事胶东康王，鬼点子多，大言不惭，夸口说：“臣常往来海中，见安期生、羡门之属，以我位卑，不信；又以为康王不过一诸侯，不足以得长生之方。臣师曰：‘黄金可成而河决可塞，不死之药可得，仙人可致也。’然臣恐步文成之后，则方士掩口，不敢言长生之方矣。”武帝说：“文成乃食马肝而死。先生诚能得长生之方，吾何爱乎？”栾大说：“臣师不求人，皆人求之。陛下必欲招致，则宜贵其使者，待以客礼，乃可使通意神仙。”

武帝使试法术。栾大自谓能使棋子在棋盘上自斗。其实他是用了磁铁在下面搞鬼。武帝与众大臣被哄得团团转。于是拜栾大为五利将军，继拜天士将军、地士将军、大通将军。又封栾大乐通侯，食邑二千户，赐上等府第，僮仆千人，车马、帷帐、器物无数。又嫁公主为妻，陪嫁黄金十万斤。武帝亲自到栾府看望，派去慰问和供给物资的使者在路上络绎不绝。上自皇帝、太主，下至文武百官，都上门设宴置酒，赠送礼品。又赐“天道将军”玉印，使栾大身穿羽衣，夜立白茅之上受印，以示仙界之人。栾大自被召见，数月之间，便佩六枚印章，贵震天下。一时间，全国上下，莫不言神仙。

汾阴巫师锦在后土祠旁得一大鼎，河东太守上达以闻。朝廷遣使验问，果然古鼎。武帝大喜，亲率百官以礼祭拜，祠告宗庙、上帝，接到甘泉宫珍藏。群臣都上表祝贺。于是，为表纪念，此轮改元，以“元鼎”纪年。

齐人公孙卿进言：“今年得宝鼎，辛巳日朔旦为冬至，与黄帝时同。书载：‘黄帝得宝鼎，是岁己酉朔旦冬至，凡三百八十年，黄帝仙登于天。’”武帝大喜，特别召见。公孙卿说：“此书受之于申公。申公曰：‘汉兴复当黄帝之时，汉之圣人，当在高祖之孙或曾孙。宝鼎出而与神通。黄帝接万灵于明庭，明庭者甘泉也。黄帝采首山铜，铸鼎于荆山下，鼎成，有龙垂髯，下迎黄帝，黄帝登髯乘龙，与群臣后宫七十余人升天而去。’”武帝听得心里痒痒，说：“嗟乎！诚得如黄帝，我视去妻子如脱履耳！”

于是，祭天于雍。祭毕，夸越陇坻，西登崆峒山。陇西郡守因为武帝来得突然，无法供应皇帝及随员饭食，惶恐自杀。因北上出萧关，率数万骑到新秦中行猎，以整饬边兵。武帝见新秦中千里无亭障，遂诛北地太守以下官员，另从内地调派官吏充任。再临甘泉，命在甘泉修建太一坛，并筑五帝坛环居四方，以祭祀群神随从及北斗星。

太一坛成，冬至日，清晨，武帝祭拜太一神。早晨面东拜日；晚上面西拜月。烈火满坛，坛旁排列各色祭具。有司宣：“祭坛上空有红光，昼有黄气上属天。”群臣皆呼“万岁！”太史令司马谈、祠官宽舒等人，建议武帝三年郊祭一次。武帝下诏允准。

五利将军栾大整治行装，准备入海求见“师傅”。其实，装装样子而已，他从没坐过船，哪敢入海？到了海边，乘人不注意，避入泰山鬼混去了。哪知被人跟在身后盯梢，顿时露馅。栾大回来，妄言师傅已见。武帝大怒，以“欺诈诬罔”之罪，处以腰斩；乐成侯丁义弃市。

公孙卿在河南候神，声称在缑氏山上看到仙人脚印。这年春天，武帝亲幸缑氏山察看仙人脚印，问公孙卿：“得不效少翁、栾大乎？”公孙卿说：“仙人不求人主，唯人主求之。求仙之道不宽，神仙不来。神事看似荒诞，但凡心诚，积以岁月，功德满，仙人乃至。”武帝将信将疑。于是令郡国扩建道路，缮治宫观、名山、神祠，以恭侯神仙光临。

元封元年冬，以齐相卜式为御史大夫。卜式推崇黄老政治，反对桑弘羊等人的经济政策，上任后说，郡国对盐铁由朝廷专营多感不便，价格又高；且朝廷缴车船税，致使经商人少，物价提高。武帝由此不喜欢卜式。

武帝想仿效古时黄帝、秦始皇，上泰山封禅。当初，司马相如生前曾有书，赞颂武帝功德，并谈及祥瑞之事，劝武帝上泰山封禅。武帝心动，后困于内外诸事，因此耽搁；此见府库充盈，南北稍安，又得宝鼎，再与公卿诸生议封禅。诸臣难得亲历大典，也想标榜自己，大多随声附和。

因天子封禅，古远少有，不知其礼。诸方士说：“封禅之义，在于不死。黄帝以前，封禅皆致祥瑞，故与神通。秦皇帝施暴政于天下，阻于风雨，故不得封。陛下必欲上封，徐徐而上，无风雨，然后可封矣。”武帝令诸儒采集《尚书》、《周官》、《王制》之文，拟订封禅之礼，数年不成，因问左内史倪宽。倪宽说：“封泰山，禅梁父，昭显姓氏，祈求祥瑞，此帝王之盛典。然封禅之仪，不著于《经》。臣以为封禅大礼，求与天地神灵相通，唯圣主可订其仪，非群臣所能就也。今将举大典，拖延数年，诸生绞尽脑汁，终莫能成。唯天子可采纳众长，疏通条理，汇成金玉之声，以成大庆，垂万世之基。”武帝于是广采众长，以儒家学说加以修饰，自订封禅仪式；又自制祭器样式，出示群儒。有人说：“与古不同。”武帝不悦，将诸儒生罢斥不用，诏令倪宽主持封禅大典，在泰山脚下修建明堂，各有关部门做好上泰山封禅准备。

武帝说：“古代帝王，必先休兵止武，然后得封禅。”想南方已定，唯北边欠安，因下诏巡视北边。自云阳向北，历经上郡、西河、五原，出长城，北登单于台，抵朔方，临北河。令北方十二部将军率兵会师边塞，武帝亲自检阅。阅毕，因遣使者郭吉告单于说：“南越王头已悬于汉北阙。今单于能战，天子自将待边；不能战，即南面称臣，何苦枉自远走亡匿于漠北寒苦无水草之地乎？”单于大怒，立斩引见之人，并扣留郭吉，放逐北海边。然而，害怕汉朝，终于不敢露面。武帝乃还，在上郡桥山祭黄帝冢，到须如，遣散各路军队。武帝说：“吾闻黄帝不死，今有冢，何也？”公孙卿说：“黄帝已成仙上天，群臣思慕，葬其衣冠，此衣冠冢也。”武帝叹息说：“朕日后升天，群臣亦当葬朕衣冠于茂陵乎？”众人莫能对。乃还甘泉宫，祭祀太一庙。

正月，一切准备就绪，武帝东行泰山。一路排场、风光自不必说。所到之处，大赏百姓金钱、布匹。进幸缑氏，礼祭中岳太室山。随从官员似乎听到山谷中响起三声“万岁”，禀告武帝。武帝大喜，以为祥瑞，诏令祠官加增太室祠，禁止伤及草木；令山下三百户人家皆为奉邑，取名崇高邑，由朝廷每年发给俸禄。

公孙卿说，封禅前如能见蓬莱神仙，就可长生不老。于是东巡海边，祠八神。齐人上疏言神怪奇方者数以万计，乃令称海中有神山者数千人，坐船入海访求蓬莱神人。公孙卿常持皇帝符节先行，在名山上等候神仙驾临。到东莱，公孙卿说：“臣夜中见一大人，身高数丈，近则不见，其迹甚大。”群臣中有人说：“见一老父牵狗，言‘吾欲见天子’，已而忽不见。”武帝亲见仙人大脚印，似信非信，及群臣言老父，才认定神仙无疑。于是留宿海边，供给方士传车，随时访求仙人。寻仙之人，数以千计。

武帝在海边等候数月，不见神仙。四月，扫兴而还，遂登泰山，筑坛祭祀。坛长、宽各一丈二尺，高九尺。坛下埋玉牒书，内容神秘，外人不得而知。坛上填五色土，以江、淮间三陵茅草为祭品衬垫。鼓乐动地，声势熏天。武帝身穿黄衣，亲自跪拜，祷告。祭毕，武帝自与霍去病之子侍中奉车都尉霍子侯二人，登上泰山极顶，再行祭祀，过程秘不示人。坛上日有白云环绕，夜间仿佛有光。武帝和众大臣以为祥瑞，欣慰不已。第二日，从北面下山，来到梁父，上肃然山行禅礼，仪式与封礼同。礼毕下山，武帝坐明堂，倪宽上言：

臣闻三代改制，属象相因（各种景象互相凑合）。间者，圣统（指礼制）废绝，陛下发愤，合指天地，祖（始）立明堂辟雍（辟雍：祭祀之所。后也称大学为辟雍），宗祀泰一，六律五声，幽（深）赞圣意，神乐四合，各有方象，以丞嘉祀，为万世则，天下幸甚。将建大元本瑞（指改元），登告岱宗，发祉闿（开）门，以候景至。癸亥宗祀，日宣重光；上元甲子，肃邕（严肃、和谐）永享。光辉充塞，天文粲然，见象日昭，报降符应（谓天报答而降下符应。）。臣宽奉觞再拜，上千万岁寿。”

武帝大喜，制曰：“敬举君之觞！”群臣轮番上前歌功颂德。武帝下诏说：

朕以眇身承至尊，兢兢焉惟德菲薄，不明于礼乐，故用事八神。蒙天地况施，著见景象，如有所闻，震于怪物，欲止不敢，遂登封泰山，至于梁父，然后升肃然自新，嘉与士大夫更始，其以十月为元封元年。行所巡至（本次巡行所到之处），博、奉高、蛇丘、历城、梁父，民田租逋赋（逋赋，拖欠的赋税）皆除之；年七十以上孤、寡帛，人二匹；无收今年算（赋税）。赐天下民爵一级，女子百户牛酒。

因拟定天子以后每五年巡狩一次，上泰山祭祀，令各郡、国在泰山脚下建造官邸。

武帝上泰山封禅，并无风雨，而方士更言蓬莱山诸神可见，说得武帝心动。于是，再到东海边，兴高采烈盼望。等了好多日，急得武帝要亲自乘船入海，求见蓬莱仙人。群臣劝谏，无人能止。东方朔说：“夫仙者，得之自然，不可躁求。若其有道，不忧不得；若其无道，虽至蓬莱见仙人，亦无益也。臣愿陛下还宫静候，仙人将自至。”这时，奉车都尉霍子侯忽然暴病，一日即死。霍子侯死时不过十余岁，武帝哀痛不已，因作《思奉车子侯歌》纪念。于是灰心离去。一路沿海北上，至碣石，过辽西，历巡北边，临九原，五月，还至甘泉宫。此行共一万八千里，历时五个月。

这年秋天，天上井宿旁现异星，其光如电，已而消失。有人进言说：“陛下开创汉家封禅，上天以‘德星’报效。”武帝大喜。