这时汉朝已经消灭了南越和东越，粤人勇之于是进言说：“粤人有崇拜鬼神的习俗，他们祭祀时都能见到鬼神，多次有灵验。从前东瓯王敬重鬼神，活了一百六十岁；后代子孙怠慢鬼神，所以家族衰败。”汉武帝于是命令粤地巫师建立粤地风格的祭祀祠堂，祠堂设有平台但没有祭坛，也祭祀天神、天帝和各种鬼神，并且用鸡骨占卜。汉武帝相信这种做法，粤地祠堂的鸡卜之术从此开始使用。
公孙卿说：“仙人是可以见到的，陛下过去每次去求仙时都太匆忙，所以没能见到。现在陛下可以修建一座像缑氏城那样的馆舍，摆放肉干和枣，神仙应该能被招来。而且仙人喜欢住在高楼里。”于是汉武帝下令在长安修建飞廉馆、桂馆，在甘泉宫修建益寿馆、延寿馆，派公孙卿手持符节，设置供品等候神仙到来。又修建通天台，在台下摆放祭祀器具，希望招来神仙之类的神灵。于是甘泉宫增设前殿，开始扩建各处宫室。夏天，有灵芝在甘泉宫殿堂的房内生长。汉武帝因为治理黄河、修建通天台，期间仿佛看到有光云出现，于是下诏赦免天下。
第二年，汉朝讨伐朝鲜。夏天，发生旱灾。公孙卿说：“黄帝时，举行封禅大典后就会干旱，使封土干燥三年。”汉武帝于是下诏：“天下干旱，大概是为了让封土干燥吧？命令天下人恭敬祭祀灵星（主管农业的星）。”
又过了一年，汉武帝到雍县祭祀五畤，开通回中道（关中到陇东的道路），于是向北出萧关，经过独鹿山、鸣泽湖，从西河返回，又前往河东郡祭祀后土神。
第二年冬天，汉武帝巡视南郡，到达江陵后向东行。登上灊县的天柱山举行祭祀，称天柱山为“南岳”。乘船沿长江而下，从浔阳驶出枞阳，经过彭蠡泽，祭祀沿途有名的山川。向北到达琅邪郡，沿海而行。四月，抵达奉高县举行封禅大典。
起初，汉武帝在泰山封禅时，发现泰山东北山脚下有一处古代明堂的遗址，地势险要且空间狭窄。汉武帝想在奉高县附近修建一座明堂，但不清楚明堂的形制。济南人公玉带献上黄帝时期的明堂图。图中明堂有一座大殿，四面没有墙壁，用茅草覆盖屋顶；殿外环绕着通水的沟渠；设有上下两层通道，上层有楼，从西南方向的通道进入，名叫“昆仑道”，天子从这条通道进入，祭拜天帝。于是汉武帝命令在奉高县的汶水边上按照公玉带的图纸修建明堂。到这年举行封禅大典时，在明堂上层正中供奉泰一神和五帝神位，把汉高祖的神位放在对面；在明堂下层祭祀后土神，用二十头太牢（牛、羊、猪各一头为一太牢）作为祭品。汉武帝从昆仑道进入明堂，第一次像在郊外祭祀天帝那样祭拜明堂中的神灵。祭祀结束后，在明堂殿下焚烧祭品。随后汉武帝又登上泰山，在山顶秘密祭祀神灵；在泰山脚下祭祀五帝神，各按其方位摆放神位，黄帝神位与赤帝神位放在一起，由有关官员陪同祭祀。山上点燃火炬，山下的人看到后也都点燃火炬呼应。汉武帝返回后前往甘泉宫，在泰畤祭祀天神；春天又前往汾阴，祭祀后土神。
第二年，汉武帝前往泰山，在十一月甲子日早晨冬至这一天，在明堂祭祀天帝，没有举行封禅大典。祭祀时的祝词说：“上天赐予皇帝泰元神策，周而复始，循环不息。皇帝恭敬祭拜泰一神。”向东到达海边，考察入海求仙的方士和寻找神仙的人，没有发现灵验的迹象，但仍增派人员入海，希望能遇到神仙。乙酉日，柏梁台发生火灾。十二月甲午日初一，汉武帝亲自在高里山举行禅礼，祭祀后土神；又来到渤海边上，希望能遥望祭祀蓬莱之类的仙山，几乎要到达神仙居住的异域仙境。
汉武帝返回后，因为柏梁台失火，就在甘泉宫接受各郡国的户籍赋税簿册。公孙卿说：“黄帝修建青灵台，十二
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