较之燕昭王、齐威王、秦始皇等古代帝王，汉武帝更热衷于敬神、求仙，赖有《史记·封禅书》，我们对汉代的求仙活动有了充分的了解。
战国时代，已形成方士集团，但他们曾遭到秦始皇的打压，元气大伤。到汉武帝时，由于皇帝的笃信与倡导，求仙之风又兴盛起来，规模、声势远超过前代，方士势力则复起，亦远非秦代可比。
武帝虽然好儒，也受黄老思想熏陶。而黄老尚自然、清净无为的一面似乎对他毫无影响，他独钟情于黄老神奇的一面。他17岁登基，“尤敬鬼神之祀”。第一个对汉武帝产生影响的方士是李少君。武帝有一旧铜器，考问少君。少君回答：这是齐桓公时代的铜器。后来武帝经案验，果桓公时代之遗物，于是他“以少君为神，数百岁人也”。识认出一旧铜器的时代，这有一定的学识经验即可办到，由此推断少君有相当学识，才符合逻辑，但武帝等人却由此判断少君是神仙，是活了“几百年”的人，却有点不可思议。初试小技得逞后，李少君诱使年轻的汉武帝海上求仙，于是汉武帝派遣方士入海求蓬莱安期生之属，而从事于用“丹砂药剂化为黄金”。汉武帝此举的后果是：“海上燕齐怪迂之方士多相效，更言神事矣”。李少君后来生病死了，武帝“以为化去不死也”。
李少君死后两年，武帝开始对方士少翁、栾大等着迷。少翁因造假被武帝所杀且不说。武帝见了栾大“大悦”，为什么呢？因为他对杀少翁已经非常后悔，“恨其早死，惜其方不尽”。栾大相貌堂堂，又“敢为大言”：
臣尝往来海中，见安期、羡门之属……臣之师曰：“黄金可成，而河决可塞，不死之药可得，仙人可致也。”“臣恐效文成（少翁），则方士皆掩口，恶敢言方哉。”
为了安抚栾大，武帝掩饰自己杀少翁的事实说：他是吃马肝中毒死的。此刻的栾大，已经将武帝的心理与智力揣摩透了，于是欲擒故纵地对武帝说：
臣师非有求于人，人者求之。陛下必欲致之，则贵其使者，今有亲属，以客礼待之，勿卑，使各佩其信印，乃可使通言于神人。神人尚肯耶否耶，致尊其使，然后可致也。
贵其使者，这个使者不可能是别人，只能是栾大本人，别人何由认识他的“老师”呢！武帝当即拜栾为五利将军，一月后，又让栾大佩四颗金印：天士将军、地士将军、大通将军、天道将军。又封栾大为侯，赐甲第，童仆千人，还有车马帐帏器物等。武帝还将自己的一个女儿许配栾大，这个公主下嫁栾大，光黄金就带去万斤。武帝还亲临栾大府第，他派出慰问、送礼物的使者，络绎不绝。
当时的栾大贵震天下，看得人人眼馋，惹得燕齐一带的人，都说自己有禁方，能神仙了。那一年，汉武帝44岁，他一心期待着栾大给他招来神仙。然而栾大招不来神仙，在长安无法久居，就治装东行，说是入海找其师傅去了。
栾大东去后不久，另一个方士公孙卿又出现在武帝宫里。那一年汾阴掘出古鼎一只，公孙卿讲了一则黄帝成仙登天的故事：
黄帝采首山铜，铸鼎于荆山下。鼎既成，有龙垂胡须下迎黄帝。黄帝上骑，群臣后宫从上者七十余人，龙乃上去。余小臣不得上，乃悉持龙须，龙须拔，堕，堕黄帝之弓。百姓仰望黄帝既上天，乃抱其弓与胡须号，故后世因名其处曰鼎湖，其弓曰乌号。
虽然吃了少翁、栾大的亏，汉武帝对公孙卿所言仍深信不疑，他说：“我如能像黄帝那样成仙，我视离开妻儿如脱鞋耳。”于是他拜公孙卿为郎，让他去太室山为自己候神。同时，开始有关封禅的准备工作。他后来之去泰山行封禅大典,根本的目的在于求仙。
汉代的方士中，公孙卿大约是对汉武帝急切求仙的心理揣摸得最透彻的。这年冬天，他声称在河南的糇氏城上发现了仙人的踪迹，武帝兴冲冲地赶到那里欲一见“仙人迹”，却是一场空欢喜，失望之余，恨恨地欲问罪公孙卿，谁知公孙卿不慌不忙地回答：“仙人对人主没什么求的，是人主有求于他。若非宽以时日，仙人不会来。”武帝竟心悦诚服，于是下命郡国修路，各名山修造宫观，以求神仙降临。为了候仙，举国行动起来，这种折腾，在公孙卿的蛊惑下，如火如荼，势不可当了。
武帝46岁那年冬天，先是到桥山黄帝冢祭祀黄帝。第二年的3月，他礼登太室山，据说从官在山下听到有叫“万岁”的。下山后，武帝即直奔东海，今山东一带的百姓似乎都如痴如狂，“上疏言神怪奇方者以万数”。尽管“无验者”，武帝还是不断增加船只，命令自称见到过海上神山的几千人，出海去求所谓的蓬莱仙人。公孙卿则拿着皇帝的符节，带领大批随从，在一些名山候仙，他走到东莱的时候，又声称“夜见大人，长数丈，就之则不见，见其迹甚大，类禽兽云。”武帝又兴冲冲地赶到东莱，亲自观看那巨大的足迹。不知是巧合还是迎合，他手下的大臣们也说：他们见到一老人牵着一条狗，说了声“吾欲见巨公”就不见了人影。武帝断定此人即是仙人，就在那里住下，同时让方士们乘皇家传车四处去找这个“仙人”。这次派出去的人数也在千人以上。
因为没有结果，汉武帝暂时离开东莱。于四月顺便封禅泰山。然而他念念不忘的还是求仙，在方士们的怂恿下，他“欣然庶几遇之，乃复东至海上望，冀遇蓬莱焉。”两千多年前的这一幅求仙图景今天看来十分荒诞，一个东方最大国家的皇帝，带着他的大臣们，以及无数的百姓，翘首伫立海边，希望看到蓬莱仙山与仙人。那些日子，海市蜃楼正好没有出现，如果正好出现了，我们不知道汉武帝及他的臣民们当时会有怎样的想法，会有怎样的举动。
汉武帝的求仙，公孙卿起了最大的推波助澜的作用。元封二年（公元前109年），公孙卿又向54岁的汉武帝发表了一通议论：仙人可见，但皇上您来去太匆忙，所以见不着。接着，公孙卿第一次提出“仙人好楼居”的意见，武帝于是在长安、甘泉山一带大造高楼。这在中国建筑史上是可以写上一笔的。当时在长安造的高楼称“蜚廉桂观”；甘泉的则叫“益延寿观”。后来又在甘泉造了更高的“通天台”，这“通天台”，唐司马贞注《史记》时引《汉书旧仪》云：“高三十丈，去长安二百里，望见长安城也。”他还命人准备了仙人用的房屋用具于那些高楼之下，时刻等待仙人的降临。
汉武帝还命人扩建建章宫，“度为千门万户”。建章宫是完全可以和秦始皇的阿房宫比肩的一大宫殿建筑群，不仅四面皆建有宫观楼台，还有虎圈、大池，大池名太液池，池中建有“蓬莱、方丈、瀛洲”等神山，建章宫的“神明台”、“井榦楼”高五十余丈，与其他楼观皆车道相属。
武帝一方面大兴土木，四处造楼候仙。另一方面，又前后三次亲自万里迢迢来到东海边，希望遇见仙人。但都毫无结果，《史记·封禅书》云：“方士之候祠神人，入海求蓬莱，终无有验。而公孙卿之候神者，犹以大人迹为解，无其效。天子益怠厌方士之怪迂语矣，然终羁縻弗绝，冀遇其真。自此之后，方士言祠神者弥众，然其效可睹矣。”这段话有两层意思值得注意：一是尽管方士们始终没有找到仙人，武帝对他们的怪迂之谈也有点厌倦了。但他还是心存希望；明明“其效可睹”，即其事可知，武帝还是“冀遇其真”。二是武帝信方士求神仙造成的社会后果：言祠神者弥众。司马迁的批评非常含蓄，他似乎一点也没有涉及大规模求仙活动对当时经济活动的干扰和对社会风气的败坏，然而，他的批评又是非常大胆与尖锐的。如果我们比较一下司马迁对汉文帝的不同评价，可能会看得更清楚：
太史公曰：孔子言：“必世然后仁。善人之治国百年，亦可以胜残去杀”。诚哉是言！汉兴，至孝文四十有余载，德至盛也。……呜呼，岂不仁哉！
对汉文帝的揄扬赞美之情，溢于言表。而他对汉武帝敬神求仙之举似乎未作任何褒贬，说自己只是把跟随武帝的所见所闻如实地记载下来，使后人可以观揽而已。然而，此时无声胜有声，司马迁对汉武帝的贬抑尽在不言之中，明眼人一看可知。对武帝求仙及造成的悲惨后果，司马迁实深致不满，这点后人是看得清楚的。《汉书》就说武帝为求神仙长生，广建高楼，导致“竭民财力，奢泰无度”，“天下虚耗，百姓流离，物故（死去）者半”的后果。
汉武帝的求仙活动是一场为满足私欲的闹剧，它对当时人们的经济与社会生活带来了不小负面影响。在文化上，它使得神仙方术思想蔓延，还形成了一个独特的方士集团。后来东汉的道教，吸纳了神仙方术，方士们则逐渐蜕变为道士，而在道士们的主导下，神仙思想与求仙活动仍不绝如缕，如大诗人李白就“五岳寻仙不辞远，一生好入名山游”，他和武帝一样，也做过一场神仙梦。