寻访仙人，封禅泰山
武帝再次东巡海上，行礼祭祀八神。齐人上疏说有奇方能招来数以万计的神仙，然而都是一派胡言，毫无凭证。于是武帝召集了很多船只，命令那些谈说神仙的数千人到海中去访求蓬莱仙人。
公孙卿拿符节先去各山等候，到东莱，说在夜间看见一个身长数丈的人，当接近他时又不见了，只看到他的巨大脚印，像兽类一样。群臣也说看见一位老人牵狗，并说“我要见当今皇上”，一会儿就不见了。武帝听说看见大脚印，起初不十分相信，等到群臣又说老人时，就认为必定是仙人，因此，他留住在海上，给道士们传车，并派几千名求仙使者到海上访寻仙人。
四月，返回到达奉高县。皇上考虑到儒生和方士们所说的封禅事一人一个样，不合常道，难以施行。武帝到达梁父山，用礼祭祀地神。乙卯日，命令侍中和儒生戴上用白鹿皮制作的礼帽，穿着在腰间插笏的官服，行天子射牛以示亲祭的礼仪。并到泰山顶下的东面举行祭天活动，采用像郊祭泰一神的礼仪。举行封礼的祭坛宽1丈2尺，高9尺，它的下面放有用玉装饰的简牒祭文，祭文的内容是保密的。封礼完毕，天子单独和侍中、掌管皇帝车马的奉车都尉霍子侯（霍去病的儿子）登上泰山，也举行了封礼，而这件事的具体情节禁止外传。第二天，顺山北道路下山。丙辰，祭泰山下东北角的肃然山，按照祭后土的礼仪。所有活动武帝都亲自祭告，穿上黄色衣服而用人鼓乐，采用江淮一带的三棱灵茅作神垫，并把表示五方的五色土堆在祭坛上，广用远方的飞禽走兽等祭祀，祭品尽管丰富但不用野牛、牦牛、犀象等动物。到泰山后方才离去。封禅祭祀完毕，在其封禅的附近，晚上有亮光闪耀，昼间有白云飘摇。
武帝从举行封禅典礼的坛场回来，坐在泰山东北脚下的明堂上，群臣接连前来祝福。于是天子下达诏令告诉御史：“我用卑微的身躯承续天子的至尊之位，谨慎小心地唯恐不能胜任。只因为德行菲薄，不能明习礼乐制度。祭祀泰一神时，仿佛看见有吉祥的光影，又听得有喊‘万岁’的声音，因此深受震动，想停止又不敢，所以才封泰山、到梁父山、祭肃然山。我自觉庆幸，与士大夫共同有个好的开始。赐给百姓100户人家牛一头酒十石，共同享乐；加给80岁以上的老人和孤寡的人布帛各2匹；免除博、奉高、蛇丘、历城四地的赋税。另外，还应像乙卯年赦令规定的那样，大赦天下；行幸所经过的地方不要再有监外劳役；两年前人们所犯的罪都不要再追究惩治了。”又下达诏书说：“古时候天子每5年进行一次巡行视察，到泰山举行封禅典礼，建有诸侯参加朝拜的住所。故特令诸侯各自在泰山下建筑住宿的府第。”
汉武帝既然已经封禅泰山，毫无风雨灾害，道士们又说蓬莱各神山可去寻访，武帝很高兴，希望真能去，于是又向东来到东海上，希望能遇到蓬莱仙人。这时奉车都尉霍子侯突然病死，武帝于是离去。后又东巡海上，北到碣石，巡幸自辽西经过北边到九原。五月，回到甘泉。有司建议说：宝鼎出现那年年号为元鼎，今年封泰山，年号应为元封。
这年春天，公孙卿说在东莱山见到了神仙，好像听神仙说要“见见天子”。武帝于是幸临缑氏城，任命公孙卿做中大夫。武帝来到东莱，留宿了好几天，没有见到神仙，只见到了巨人的足迹，便重新派遣数以千计的方士去寻求神怪、采集灵芝药物。这一年出现大旱。武帝既已出游但没有正当名目，就到万里沙地的神庙中祈雨，经过时祭祀泰山。回程中到达瓠子口，武帝亲自部署堵塞黄河决口，停留两天，把白马和玉璧作为祭品沉入河中后就离开了。派汲仁、郭昌二卿带领士卒堵塞黄河决口，改变为黄河故道，另外疏浚两条支流引入大海，恢复了大禹治水时的原貌。
灭南越后，越人勇之向皇上进言：“越人的风俗相信鬼神，祭祀都能见鬼神，且每次都有效。从前东瓯王尊敬鬼神，活到160岁，后世子孙怠慢鬼神，所以逐渐衰微。”于是，武帝命越巫师立越祝祠，只有台而无祭坛，一样祭祀天神上帝百鬼，焚烧鸡骨占卜。武帝深信不疑，在越祠用鸡骨占卜的习俗便由此开始。
公孙卿说：“仙人可以见到，但是皇上前往常常很匆忙，所以没能见着。现在陛下可以在京城建造一座观，像缑氏城那样，设置一些果脯枣干，神人应该可以招来的。而且仙人喜好有楼的居处。”于是皇上命令长安按照要求建造蜚廉观、桂观，在甘泉建造了益延寿观，派公孙卿持着符节设置供品来恭候神仙。接着建造通天台，在它的下面摆设供品，希望招来神仙一类灵物。又在甘泉宫建前殿，自此开始广建宫室。在夏天，有芝草生于殿中暗湿处。武帝因堵住了黄河决口，又兴建了通天台，隐约地看见有亮光，千里颁诏书：“甘泉殿内生芝草有九茎，其叶相连，特此大赦天下，不再征兵扰民。”
太史公说：我跟随皇上出巡，祭祀天地众神和名山大川，参加过封禅大典。我也曾进寿宫陪侍皇帝祭祀，听神语，观察研究了方士和祠官们的言论，于是回来依次论述自古以来祭祀鬼神的活动，把这些活动的里外情形原原本本地展现出来。后世君子，能够从这里观察到那些情形。至于有关祭祀时所用俎、豆等礼器以及玉帛的详情，献祭酬神的礼仪，则有主管官员记录在案。
