匈奴呼韓邪單于戰敗后，左伊秩訾王為他出謀劃策，勸他向漢朝稱臣，入朝侍奉，借助漢朝的力量，這樣匈奴才能安定下來。呼韓邪單于詢問大臣們的意見，大家都說：“不行！匈奴的風俗，向來崇尚武力，鄙視屈服于人，以騎馬作戰立國，所以在各蠻族中威名遠揚。戰死沙場，是壯士的歸宿。如今兄弟爭奪單于之位，不是哥哥獲勝，就是弟弟成功，即便戰死也能留下威名，子孫后代也能長久統治各國。漢朝雖然強大，也不能吞并匈奴。怎么能破壞祖先的制度，向漢朝稱臣，讓先單于蒙羞，被各國恥笑！就算這樣能獲得安寧，又如何再去統治各蠻族！”左伊秩訾王反駁道：“話不能這么說，強弱之勢會隨著時間變化。如今漢朝正處于強盛時期，烏孫等城郭諸國都已臣服。自從且鞮侯單于以來，匈奴日益衰落，無法恢復往日的強大，即便在這里勉強逞強，也從未有過一天安寧。現在向漢朝稱臣就能生存，不稱臣就會滅亡，還有比這更好的計策嗎？”大臣們爭論了很久，呼韓邪單于最終采納了左伊秩訾王的建議，率領部眾向南靠近漢朝邊塞，并派兒子右賢王銖婁渠堂到漢朝侍奉皇帝。郅支單于得知后，也派兒子右大將駒于利受到漢朝侍奉。
二月丁巳日，樂成敬侯許延壽去世。夏天四月，新豐出現黃龍。丙申日，太上皇廟失火；甲辰日，孝文廟失火，漢宣帝為此穿了五天素服。
烏孫的狂王又娶了漢朝的楚主劉解憂，生下兒子鴟靡。狂王與劉解憂關系不和，又兇暴惡劣，失去民心。漢朝派衛司馬魏和意、副侯任昌前往烏孫。劉解憂說：“狂王讓烏孫百姓深受其苦，很容易就能誅殺他。”于是兩人商議設下酒宴，讓武士拔劍刺殺狂王。但劍沒有刺中要害，只傷到了狂王，狂王上馬逃走。他的兒子細沈瘦召集軍隊，將魏和意、任昌以及劉解憂圍困在赤谷城。幾個月后，西域都護鄭吉征調各國軍隊救援，圍困才得以解除。漢朝派中郎將張遵帶著醫藥為狂王治療，還賞賜了金銀布帛。同時將魏和意、任昌用鐵鏈捆綁，從尉犁用囚車押送到長安，將他們斬首。
當初，肥王翁歸靡與匈奴妻子所生的兒子烏就屠，在狂王受傷時受到驚嚇，和各位翎侯一起逃到北山，他揚說匈奴的軍隊會來，因此很多人歸附他。后來烏就屠趁機襲殺狂王，自立為昆彌。這一年，漢朝派破羌將軍辛武賢率領一萬五千士兵到敦煌，疏通溝渠，儲備糧食，準備討伐烏就屠。
劉解憂的侍女馮嫽，精通文字，熟悉事務，曾手持漢朝符節為劉解憂出使各國，西域各國都尊敬信任她，稱她為“馮夫人”，她嫁給了烏孫的右大將。右大將與烏就屠關系親密，西域都護鄭吉派馮嫽去勸說烏就屠，告知他漢朝軍隊即將出征，他必定會被消滅，不如投降。烏就屠害怕了，說：“我希望能有個較低的封號。”漢宣帝征召馮嫽，親自詢問情況，派謁者竺次、期門甘延壽為副使，護送馮嫽前往烏孫。馮嫽乘坐錦車，手持符節，傳詔讓烏就屠到長羅侯常惠所在的赤谷城，漢朝立元貴靡為大昆彌，烏就屠為小昆彌，都賜予印綬。破羌將軍辛武賢沒有出塞，就帶兵返回了。后來烏就屠沒有將全部翎侯和民眾歸還給大昆彌，漢朝又派長羅侯常惠率領三校士兵屯駐在赤谷城，為他們劃分人口和地界，大昆彌分得六萬多戶，小昆彌分得四萬多戶。但烏孫民眾的心大多歸附小昆彌。
甘露二年（公元前52年）
春天正月，漢宣帝封皇子劉囂為定陶王，并大赦天下，將百姓的算賦（人頭稅）減少三十錢。
此時，珠厓郡發生叛亂。夏天四月，漢宣帝派護軍都尉張祿率兵前往平叛。杜延年因年老多病，辭去官職。五月己丑日，廷尉于定國升任御史大夫。
到了秋天九月，漢宣帝又封皇子劉宇為東平王。冬天十二月，漢宣帝出行，駕臨萯陽宮、屬玉觀。
這一年，營平壯武侯趙充國去世。此前，趙充國因年老請求退休，漢宣帝賜給他可以坐乘的安車、四匹馬拉的車以及黃金，準許他辭官回家養老。但每當朝廷討論關于四方少數民族的重大決策時，仍經常請他參與軍事謀劃、詢問策略。
匈奴呼韓邪單于派使者到五原塞，表示愿意獻上本國珍寶，請求在甘露三年正月入朝朝見漢宣帝。漢宣帝讓大臣們商議接待禮儀。丞相、御史認為：“按照圣王制定的制度，先京師，后中原諸侯；先中原諸侯，后周邊夷狄。匈奴單于前來朝賀，禮儀應與諸侯王相同，位次排在諸侯王之下。”太子太傅蕭望之卻有不同意見：“單于的國家不受漢朝歷法約束，所以應視為對等之國，要用對待不稱臣者的禮儀接待他，讓他的位次在諸侯王之上。外夷俯首稱藩，中原大國謙讓而不把他們當作臣子，這才是籠絡他們的正確做法，也是謙遜帶來的福氣。《尚書》說‘戎狄施行荒服’，意思是他們前來歸服的情況不穩定。假如匈奴后代突然像鳥獸一樣逃竄藏匿，不來朝見進貢，也不能把他們當作叛逆之臣，這才是萬無一失的長遠之計。”漢宣帝采納了蕭望之的建議，下詔說：“匈奴單于自稱北方藩屬，遵循漢朝正朔。朕德行淺薄，不能廣泛庇護。應以客禮相待，讓單于位次在諸侯王之上，朝見時稱臣但不稱名。”
荀悅對此評論道：“根據《春秋》的大義，王者以天下為一家，沒有內外之分。戎狄地處偏遠，與中原隔絕，所以不受中原歷法和禮教約束，并非是尊崇他們，而是形勢所迫。《詩經》說‘從那氐族、羌族，沒有敢不來朝見天子’，所以偏遠地區的君主必須向天子進貢。如果不履行職責，就會受到天子的責備和號令，他們不能算是對等之國。蕭望之想用不稱臣的禮儀對待匈奴單于，還讓他位居王公之上，這破壞了等級秩序，擾亂了常理，不符合禮法！如果說是為適應一時形勢，那就是另一回事了。”
漢宣帝下詔派車騎都尉韓昌迎接單于，并征調沿途七個郡的兩千騎兵，在道路兩旁列隊護衛。
甘露三年（公元前51年）春天正月，漢宣帝前往甘泉，祭祀天神。
匈奴呼韓邪單于前來朝見，朝拜時自稱藩臣而不稱名。漢宣帝賞賜他冠帽衣帶、衣服、黃金印璽、系印的紫色綬帶、玉具劍、佩刀、一張弓、四支箭、十支棨戟、一輛安車、一副馬鞍馬轡、十五匹馬、二十斤黃金、二十萬錢、七十七套衣服被褥、八千匹錦繡、綺縠、雜帛，以及六千斤絲綿。禮儀結束后，漢宣帝派使者引導單于先行，在長平住宿。漢宣帝則從甘泉前往池陽宮住宿。漢宣帝登上長平坂時，下詔單于不必拜謁，單于的左右當戶等群臣都可以列觀，此外，還有各蠻夷的君長、王、侯數萬人，都在渭橋下列隊迎接。漢宣帝登上渭橋，眾人山呼萬歲。單于隨后前往長安的官邸。漢宣帝在建章宮設酒宴款待單于，并讓他觀賞漢朝的珍寶。
二月，漢宣帝送單于回國。單于主動請求：“希望能留在大漠以南的光祿塞下；一旦有緊急情況，就退守漢朝的受降城。”漢宣帝派長樂衛尉、高昌侯董忠，車騎都尉韓昌率領一萬六千騎兵，又征調邊疆各郡數千騎兵，護送單于出朔方雞鹿塞。同時下詔讓董忠等人留下保衛單于，協助他誅殺不服之人，還轉運邊疆的谷米干糧，前后共三萬四千斛，供給匈奴食用。在此之前，從烏孫以西到安息等靠近匈奴的國家，都畏懼匈奴而輕視漢朝，等呼韓邪單于朝拜漢朝后，這些國家都開始尊崇漢朝了。
漢宣帝因四方少數民族歸服，懷念輔佐自己的有功之臣，于是命人將他們的畫像畫在麒麟閣，摹繪容貌，并注明每個人的官爵、姓名。只有霍光不注名字，只寫“大司馬、大將軍、博陸侯，姓霍氏”。其余依次是張安世、韓增、趙充國、魏相、丙吉、杜延年、劉德、梁丘賀、蕭望之、蘇武，共十一人。這些人都為國家立下功勞，在當時聲望顯著，漢宣帝將他們表彰出來，表明他們是中興的輔佐之臣，功績可與周朝的方叔、召虎、仲山甫相媲美。
此時，鳳凰聚集在新蔡。
三月己巳日，建成安侯黃霸去世。五月甲午日，于定國升任丞相，被封為西平侯；太仆、沛郡人陳萬年被任命為御史大夫。
漢宣帝下詔讓眾儒士講解五經的異同之處，由蕭望之等人進行評奏，漢宣帝親自出席，作出裁決。并為此設立梁丘《易》、大、小夏侯《尚書》、《穣梁春秋》博士。
烏孫的大昆彌元貴靡和鴟靡都因病去世。嫁到烏孫的公主劉解憂上書說：“我年紀大了，十分思念故土，希望能回到漢朝，死后葬在家鄉！”漢宣帝憐憫她，將她接回。冬天，劉解憂抵達京師，漢宣帝按照公主的待遇接待她。兩年后，劉解憂去世。
元貴靡的兒子星靡繼承大昆彌之位，但他生性懦弱。馮嫽上書說：“我希望能前往烏孫，鎮撫星靡。”漢朝答應了她的請求。西域都護韓宣上奏，建議賜給烏孫的大吏大祿、大監金印紫綬，以尊崇輔佐大昆彌。漢朝也同意了。后來段會宗擔任西域都護，招回了逃亡反叛的人，使烏孫局勢安定下來。星靡死后，他的兒子雌栗靡繼位。
皇太子劉奭寵愛的司馬良娣患病，臨終前對太子說：“我并非壽數已盡，而是其他娣妾、良人詛咒害死了我。”太子對此深信不疑。司馬良娣死后，太子悲痛憤怒，患病在身，精神恍惚，郁郁寡歡。漢宣帝于是讓皇后在后宮挑選可以侍奉太子的女子，選中了元城人王政君，將她送到太子宮中。王政君是原繡衣御史王賀的孫女，在丙殿受到太子召見。太子與她同房一次，王政君就懷了孕。這一年，王政君在甲館畫堂生下兒子，即后來的漢成帝，他是漢宣帝的嫡皇孫。漢宣帝非常喜愛這個孫子，親自為他取名為劉驁，字大孫，還常常把他帶在身邊。
甘露四年（公元前50年）夏天，廣川王劉海陽因行為如同禽獸、濫殺無辜，被廢黜王位，流放到房陵。
冬天十月丁卯日，未央宮宣室閣發生火災。
這一年，定陶王劉囂改封為楚王。
匈奴呼韓邪、郅支兩位單于都派使者前來朝見進貢，漢朝對呼韓邪單于的使者待遇更為優厚。
黃龍元年（公元前49年）
春天正月，漢宣帝前往甘泉，祭祀天神。匈奴呼韓邪單于前來朝見，二月，啟程返回匈奴。
起初，郅支單于認為呼韓邪單于兵力薄弱，投降漢朝后難以再獨立發展，便率領部眾向西進發，企圖占領匈奴右地。此前，屠耆單于的小弟一直侍奉呼韓邪單于，此時也逃到右地，收攏了兩位兄長的殘余兵力，聚集數千人，自立為伊利目單于。在途中，伊利目單于與郅支單于相遇，雙方交戰，郅支單于將其擊殺，并吞并了他的五萬多兵力。
郅支單于得知漢朝出兵運糧援助呼韓邪單于，便決定留在右地。他估量自己的實力無法統一匈奴，于是繼續向西，靠近烏孫，打算與烏孫聯合。他派使者去見烏孫小昆彌烏就屠，沒想到烏就屠卻殺了使者，還出動八千騎兵假意迎接，實則想設伏襲擊郅支。郅支單于察覺陰謀后，整頓軍隊迎擊，打敗烏孫。此后，他向北攻打烏揭、堅昆、丁令三國，并將這三國吞并。此后，郅支單于多次出兵攻打烏孫，大多取得勝利。堅昆東邊距離匈奴單于王庭七千里，南邊距離車師五千里，郅支單于便在此定都。
三月，有異星出現在王良、閣道星區，后進入紫微宮。星象在古代被視為天命征兆，此次天象異變，仿佛預示著王朝將有重大變故。
不久后，漢宣帝臥病在床。他開始挑選可以托付后事的大臣，將外戚侍中樂陵侯史高、太子太傅蕭望之、少傅周堪召入宮中，任命史高為大司馬、車騎將軍，蕭望之為前將軍、光祿勛，周堪為光祿大夫。三人接受遺詔，輔佐朝政，兼管尚書事務。
冬天十二月甲戌日，漢宣帝在未央宮駕崩。班固評價道：漢宣帝治理國家，賞罰分明，注重考核名實是否相符。無論是處理政務的官員、精通文學的文士，還是熟悉法律的人才，都能充分施展自己的才能。甚至在工藝技巧、器械制造方面，漢宣帝時期的水平，到漢元帝、漢成帝年間都很少有能比得上的。由此足以看出，當時官吏稱職，百姓安居樂業。恰逢匈奴內部混亂，漢宣帝抓住時機，消滅即將滅亡的勢力，扶持存在希望的勢力，在北方夷狄中樹立威望，使匈奴單于仰慕漢朝德義，俯首稱藩。他的功績光耀祖宗，基業流傳后世，稱得上是漢朝的中興之主，德行可與商朝的高宗武丁、周朝的宣王相媲美！
癸巳日，太子劉奭即位，前往高廟祭拜，尊皇太后為太皇太后，皇后為皇太后，西漢王朝由此進入新的歷史階段，而漢宣帝留下的政治遺產與復雜的邊疆局勢，都將深刻影響后續的發展。
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