漢武帝擁有輝煌的一生，16歲登基，在位五十四年，期間擊滅匈奴、吞併朝鮮、遣使出使西域。首創年號，開拓漢朝最大版圖，功業輝煌。駕崩前兩年，在輪台下道《罪己詔》，重拾文景之治時期的與民生息的政策，為後來的昭宣中興奠定基礎。
按照古代皇帝的習性，在位這麼長時間，應該有很多個孩子，但漢武帝的孩子並不多，原因其實也很簡單，除去擴張領土之外，他剩下的就是巫蠱和祭祀了。對於女人，他雖好色，但還喜歡男人，有幾位男寵，所以孩子並不多。
他有六個兒子和六個女兒。
兒子：
戾太子劉據：征和二年，漢武帝在巫蠱之亂中被江充、蘇文等佞臣蒙蔽，劉據起兵反抗後兵敗逃亡，而後因拒絕被捕受辱而自盡。劉據之孫劉詢繼位後，為劉據追諡曰「戾」以表其冤屈，故又稱為「戾太子」。
劉閎：元狩六年四月乙巳日被立為齊王，薨於元封元年，享年十八歲，無子，謚曰齊懷王。
劉旦：漢武帝死，漢昭帝即位，他與宗室劉長、劉澤及大臣上官桀、桑弘羊等謀奪取帝位，造反失敗自殺。
劉胥：元狩六年立為廣陵王。力能扛鼎，空手搏熊彘猛獸，好倡樂逸游。漢昭帝時，覬覦帝位，使女巫祝詛。漢宣帝即位，復與楚王延壽私通書信，後謀叛事發覺，又毒殺當事人二十餘人以滅口，為漢中央追窮治罪，自殺，國除。
劉髆：漢武帝劉徹與李夫人所生之子，貳師將軍李廣利的外甥。天漢四年，受封昌邑王。後元元年正月，劉髆去世，謚號哀，其子劉賀繼承王位。
劉弗陵：漢昭帝繼位時年僅八歲，在霍光、金日磾、桑弘羊等輔政下，沿襲武帝后期政策，與民休息，加強北方戍防。始元六年，召開「鹽鐵會議」，就武帝時期鹽鐵官營、治國理念等問題召集賢良文學討論，會後罷除榷酒。元鳳元年，以謀反罪誅殺桑弘羊、上官桀等，專任霍光，進一步更改武帝時制度，罷不急之官，減輕賦稅。因內外措施得當，武帝后期遺留的矛盾基本得到了控制，西漢王朝衰退趨勢得以扭轉，「百姓充實，四夷賓服」。元平元年，劉弗陵因病駕崩，年僅二十一歲，在位十三年。謚號孝昭皇帝，葬於平陵。
女兒：
長女衛長公主：先嫁給平陽侯曹襄，因為丈夫早死，再嫁欒大，後武帝發現欒大是個騙子，派人把欒大活活燒死，以瀉心頭之恨。從此衛長公主再無事跡見於史料。
鄂邑長公主：與燕王劉旦、上官桀、上官安及桑弘羊等合謀誅除霍光，事發後自殺。
諸邑公主：死於巫蠱之禍。
石邑公主：死因不詳。
陽石公主：死於巫蠱之禍。
夷安公主：嫁隆慮公主子昭平君。
漢武帝一生強硬，子女們要麼死在巫蠱之亂要麼死在謀反。善終者少。