公元前206年，刘邦建立了汉王朝，此后四百多年间因新莽的出现而分为两个时期，即公元前208年至公元9年的前汉（西汉）和公元25年至220年的后汉（东汉）。汉朝建立之初，辖境比秦朝极盛的疆域有所缩减，主要是南部、东南部出现了独立的南越、东瓯、闽越政权，北方的河套地区又被匈奴夺走。汉武帝时大力开拓疆土，建立了比秦帝国更为庞大的汉帝国，此后汉朝的疆域又有所变化：
东北边疆。武帝时用兵卫氏朝鲜，在今天朝鲜半岛上设立了真番、临屯、乐浪、玄菟四郡。东汉时因马韩、貉的压力，被迫放弃了玄菟郡的全部和乐浪郡的一部分，辖地大大内缩。
东南边疆。武帝时解散了今天浙江南部和福建的东瓯、闽越政权，把越人迁往江淮地区，这一地区几乎成了无人区。对于南越，武帝在公元前111年（汉元鼎六年）派军征讨，在其旧境设立了儋耳、珠崖、南海、苍梧、郁林、合浦、交趾、九真、日南九个郡，其中儋耳、珠崖两个郡在海南岛上，南海、苍梧、郁林、合浦四郡在今天的两广地区，交趾、九真、日南三个郡在今天越南境内。汉朝在这些地区的统治并不十分稳固，到公元前46年（汉初元三年）儋耳、珠崖两郡都被撤销。
西南边疆。巴、蜀之地是汉高祖刘邦建立汉朝、统一全国的基地，武帝时期又成为向西南开拓的前沿。公元前135年（汉建元六年），武帝派唐蒙出使蜀郡以南的夜郎，接着在那里设立犍为郡，治所就在今天四川省宜宾市的西南。公元前122年（汉元鼎五年），武帝在犍为郡的且兰部族居住区设立了柯郡，而后又把邛都、白马、冉、滇等部族都纳入汉朝统治，在四川西部和云贵高原上设立了越、沈黎、汶山、武都四郡。公元前109年（汉元封二年），滇王归附汉朝，而后设立益州郡，治所就在今天云南省晋宁县的境内。公元前47年（汉建武二十三年），益州以西的哀牢夷归附东汉，据说该部的辖地东西有3000里，南北有4600里。明帝时期（58～75），东汉王朝在这一地区设立永昌郡，治所在今天云南保山市的西北。这样，汉朝的西南边疆不仅包括了云贵高原的全部，而且包含着今天缅甸的东部地区。
西北边疆。河西、西域地区汉初曾受到匈奴的威慑和控制，武帝时期出于联合西域诸国打击匈奴的需要，派张骞出使西域诸国，后来还把公主嫁到乌孙，通过“和亲”与西域的乌孙等国建立联系。与此同时，武帝在公元前121年（汉元狩二年）出兵河西，这里的匈奴部族纷纷归降，汉朝接着在今天的兰州修筑了军事重镇金城，把西部边疆扩展到了河西地区。随着形势的变化，特别是匈奴的分裂与衰弱，汉与西域各国关系的日益密切，公元前60年（汉神爵二年），汉朝在西域地区设立了西域都护，治所在乌垒城（今新疆轮台县野云沟附近）。西域都护既是汉朝的军事驻防区，又是一个特别行政区，管辖着包括玉门关、阳关以西的天山南北，直至今天巴尔喀什湖、费尔干纳盆地和帕米尔高原以内的广大地区。这一地区最初有36国，后来发展为50国，汉朝一般不干预它们的内部事务，但掌握着它们的军事、人口等情况，都护代表汉王朝掌管着它们的军事、外交权，可以调动它们的军队，必要时还可以直接废立它们的君主，甚至取消一个国家，因此这一地区已成为汉朝西北边疆的一个组成部分。东汉初年，由于匈奴的侵扰，西域诸国与东汉朝廷“三绝三通”，特别由于班超、班勇父子的经营，东汉恢复了在西域的统治，123年（汉延光二年）改西域都护为西域长史，继续对西域行使管辖权。
北部边疆。匈奴在秦汉之际强大起来，先夺回河套之地，西汉初年又频繁南下，汉朝北疆烽火时起。在著名的平城之围之后，西汉朝廷放弃对匈战争政策，以“和亲”求边疆稳定，但效果并不显著。武帝时期，西汉国力强盛，多次出击匈奴，迫使匈奴北迁，而且控制了阴山以南地区，双方关系发生重大变化，北部边疆开始相对稳定。后来，由于汉朝、乌孙等的打击和国内部族的反抗以及天灾的影响，匈奴陷于分裂，出现了五单于并立的局面。公元前53年（汉甘露元年），匈奴的呼韩邪单于率部降汉，受到汉朝的礼遇。从此，匈奴的疆土归于汉朝的版图之内，匈奴原来所辖的贝尔加湖、阿尔泰山及其以南地区就成为了汉朝的北部边疆。
总之，汉朝在最强盛时的疆域东北包括今天朝鲜半岛北部，东临大海，南到今天海南岛和越南北部，西南包含哀牢夷地区，西北到达河西走廊和西域地区，这一疆域在某些地区、一定时期又有所变化。由于汉朝的强大及其深远影响，中国的主体民族——汉族也在汉朝形成，华夏族在汉朝以后被称为了“汉族”，并且分布在内地和边疆，与边疆地区的许多民族共同生活在这片中华土地上。当时边疆地区的民族，东北和北方主要有、沃沮、高句丽、乌桓和匈奴，东南主要是被称为“蛮”和“百越”的众多部族，西南包括冉、夜郎、都、邛都、滇、哀牢等西南夷，西部和西北主要是氐、羌和西域的乌孙、楼兰、龟兹、姑师等各国。