话说元封元年冬十月，武帝将行封禅，因向群臣说道：“封禅大典，古人必先振兵、释旅，然后举行。现在南粤东瓯皆已伏罪，西蛮北狄尚未大定。朕将亲率军队，巡行边境。”于是下诏设置十二部将军，调集人马十八万，御驾亲自出巡。由云阳取道北行，经过上郡西河五原，出长城之北，登单于台直至朔方，北临漠河。一路旌旗蔽日，戈矛如云，首尾千余里，络绎不绝，威震远近。匈奴闻信，避匿不出。武帝乃遣郭吉往见匈奴单于，传达言语。此时匈奴伊稚斜单于已死，其子乌维单于嗣位。郭吉既至匈奴，匈奴主客，见有汉使，出而接待，因向郭吉探问来意。郭吉暗想，我若据实告知，料想单于不肯相见，无由达此使命；不如卑词厚礼，诱其出见。于是假作十分恭敬，含胡说了几句好话，并云尚有紧要言语，须面见单于亲说。主客闻言，以为汉使此来，乃是重修和好，遂告知单于，许其入见。郭吉一见单于，忽然翻转面皮，大声说道：“吾奉汉帝之命，特来传语单于知悉，现在南粤王之头，已悬于汉北阙之下。单于如有本领，敢与汉兵交战，天子亲统大军，驻在边境等候，不妨一决雌雄；若畏服兵威，不敢拒敌，便当稽首称臣于汉，何必埋头漠北，在此寒苦无水草之地，偷活过日？”乌维单于听了郭吉一番言语，羞惭满面，一时无可发作，便迁怒到主客身上，喝令推出斩首。又将郭吉拘留，迁到北海地方，不放回国。武帝自遣郭吉去后，等候一时，不见回报，料想匈奴不敢迎敌，遂传令班师，回到上郡阳周县桥山，见有黄帝之冢，因命有司备礼致祭。武帝想到黄帝，忽然生疑，因问群臣道：“吾闻黄帝不死，何以现有冢在？”群臣未及对答，公孙卿在旁闻言，急上前说道：“黄帝成仙上天，群臣葬其衣冠于此。”武帝听了恍然，因叹道：“吾后若能升天，群臣亦当葬吾衣冠于东陵，效黄帝故事。”群臣皆称万岁，武帝大悦，遂命遣散军队，还至甘泉，命诸儒学习封禅礼节；一面自造祭器，遍示儒生，儒生或言不合古制。徐偃又言，太常诸生行礼，不如鲁国儒生之善，武帝疑惑未决。因想起内史倪宽精通经术，甚有见解，因召倪宽问以办法。倪宽劝武帝自定仪节行礼，武帝依言，乃尽罢诸儒，不从其议。及至仪节既成，武帝意欲重用倪宽。
适值卜式为御史大夫，上言盐铁归官专卖，宫中所出货物，大抵恶劣，定价又昂，强制人民买之，人民甚以为苦。又舟车有算，以致商贩稀少，物价大贵，请皆罢之。武帝闻言，大为拂意，由此不喜卜式。至是将行封掸，卜式又不习文章，武帝遂贬卜式为太子太傅，以倪宽为御史大夫。先是倪宽之师褚大，通习五经，曾为博士，倪宽从之受业。此次卜式贬官，御史大夫缺出，褚大官为梁相，适奉武帝命召入京。褚大自以为当得御史大夫，欣然就道。及行至洛阳，闻说武帝拜倪宽为御史大夫，褚大心想倪宽乃我弟子，如今竟居重任，不觉大笑。未几到了长安，武帝召之入见，恰遇倪宽在旁。二人当武帝御前，议论封禅之事，褚大竟说倪宽不过，方始心服，退朝叹道：“主上实能知人。”此时正值春月，武帝带同倪宽等，东到缑氏，礼祭中岳太室。武帝车驾登山，随驾御史及在庙旁吏卒皆闻有大声呼万岁者，如此一连三次，遂向山上之人查问。山上人并云未言。又问山下人，山下人亦云不识。众人惊异，一齐告知武帝，说是山神也会说话，竟能三呼万岁。武帝见山神有灵，令祠官加增太室祭典，禁人民不得采伐山上草木，又以山下人户三百，为其奉邑，名曰“崇高”。武帝由中岳起程，直至泰山。此时正在早春，山中草木尚未生叶。武帝遣人运石竖立山顶，与秦始皇所立之石，相去二十余步。石高二丈一尺，上刻四十五字，其文道：事天以礼，立身以义。事父以孝，成民以仁。四海之内，莫不为郡县。四夷八蛮，咸来贡职。与天无极，人民蕃息，天禄永得。当日尚有大石一块，因过于笨重，共用五车运载不能上山，因置山下为屋，号五车石。武帝立石既毕，遂命驾东游海上，祭祀八神。一时齐地之人，闻知御驾亲临，争先上书言神怪奇方者，不下万余人。就中单言海上神山者亦有数千。武帝命有司多备船只，皆使入海访求蓬莱仙人，一面意欲遍游名山，遣公孙卿持节先行，守候神人。公孙卿行至东莱，自言夜见大人，身长数丈，及至行近，却无所见，但见其足迹甚大，有似禽兽。武帝见说遂亲到东莱观看，群臣又言于路遇一老翁，手中牵狗，说道：“吾欲见钜公。”众人正欲动问，忽然不见。
武帝初观足迹，心中未信，及闻群臣言遇老翁，于是十分相信，以为定是仙人，又分遣方士千余人，各乘驿车四出求仙。武帝驻跸海上，等候回信。光阴迅速，已到了夏四月，武帝因封禅期近，起驾回至泰山，就泰山东面筑土为封，广一丈二尺，高九尺，埋玉牒书于其下。说起玉牒书，乃封禅中一种最秘密之事，其书以玉为之，故名玉牒。至书中所说何语，外间不得而知，盖此书乃帝王用以上达神明求遂所愿者。历代帝王，所求各异，或求年寿，或思神仙，所以务守秘密，不使人知。武帝既就山下封毕，又独与奉车都尉霍子侯登泰山顶，亦筑土为封，其事皆甚秘密。次日，武帝从北面下山，禅于肃然。封禅之夜，山中似有光辉照耀，次日有白云出自封中，群臣皆上寿颂功德。武帝乃下诏改今年为元封元年，大赦天下。又说道：“古者天子五载一巡狩，东至泰山以朝诸侯，诸侯须有朝宿之地。”遂命诸侯王各建邸第于泰山之下。武帝自见举行封禅，诸事顺遂，无风雨阻碍，又闻方士之言，似乎蓬莱诸仙，不难接见，因此满心高兴。复东到海上，翘望许久，不觉心醉，竟欲亲自乘船浮海，往访蓬莱。群臣同声谏阻，武帝不听。东方朔进前说道：“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，亦属无益。臣愿陛下且回宫静住以待之，仙人必将自至。”武帝闻言乃止。此时霍子侯随驾驻在海上，忽然暴病，一日而死。武帝平日深爱子侯，今见其年少早死，十分悼惜，作诗哭之。诸方士见武帝悲伤，遂皆用言劝慰道：“子侯乃是仙去，不足哀痛。”武帝遂饬人送丧回京，并转述方士之语，慰其家人；一面起驾循海北行，到了碣石，又自达西沿边西巡，直至九原，五月还抵甘泉。是年秋日，望气王朔上言，某夜独见填星出现，其大如瓜，约一食顷方没。有司遂奏称陛下建汉家封禅，天故报以德星。武帝甚喜，因想起此次封禅得以举行，全赖一人之力，不可不加封赏。未知武帝欲封何人。