Ông là con trai thứ 11 của Hán Cảnh Đế, vua thứ sáu của nhà Hán. Khi mới 7 tuổi, Lưu Triệt giành được ngôi Thái tử của huynh trưởng của mình là Lưu Vinh. Năm 141 TCN, sau cái chết của cha, ông kế vị Hoàng đế lúc 16 tuổi và cai trị từ năm 140 TCN đến 87 TCN (54 năm), là vị hoàng đế trị vì lâu nhất trong lịch sử nhà Hán và cả lịch sử Trung Quốc từ sau đời Tần Chiêu Tương vương đến trước đời Khang Hi.
Ông được đánh giá là một hoàng đế tài ba (Hán Vũ thời đại), đã làm nhiều việc củng cố nền cai trị và mở cửa ra bên ngoài. Dưới thời trị vì của ông, nhà Hán đã phát triển lớn về chính trị và quân đội, tiến hành các cuộc xâm lược vào Vệ Mãn Triều Tiên, Dạ Lang, Hung Nô, Nam Việt, Mân Việt, Đông Âu; kết thân và thiết lập quan hệ với các nước ở phía tây, mở rộng lãnh thổ phía đông đến bán đảo Triều Tiên, phía bắc đến vùng sa mạc Gobi, phía nam tới miền Bách Việt và phía tây vươn ra tận Trung Á; ngoài ra ông còn chủ trương sử dụng Nho giáo làm tư tưởng trị nước, nhưng cũng tôn sùng Đạo giáo. Hán Vũ Đế cùng Tần Thủy Hoàng được đánh giá là những vị Hoàng đế vĩ đại bậc nhất trong thời kỳ đầu của Đế quốc Trung Hoa, được xưng tụng bằng cụm từ Tần Hoàng Hán Vũ
Cuối đời, do tin vào thuật trường sinh bất lão, Hán Vũ Đế đã tiêu tốn rất nhiều vàng bạc để đi tìm thuốc trường sinh và tin dùng gian thần Giang Sung, dẫn đến vụ án Vu Cổ vào năm 91 TCN và cái chết của Thái tử Lưu Cứ, con trai trưởng của ông. Ông qua đời ở tuổi 69.
Do kiêng tên húy của Vũ Đế, các sách vở Trung Quốc thời đó phải chép chữ Triệt ra chữ Thông. Sau này một số sách vở dùng tư liệu của đời Hán soạn cũng chép tương tự. Tiểu sử của ông được ghi tại Hán thư, quyển 6 "Vũ Đế kỷ" và Sử ký, quyển 28 "Phong thiện thư".
