汉武帝时期，随着汉朝军事力量不断向西推进，疆域逐渐扩展到河西走廊乃至西域地区，为了巩固新开拓的土地，保障交通路线安全，汉朝也开始在河西至西域之间修建新的防御工程。这些工程不仅承担着抵御北方游牧势力侵扰的任务，也为后来丝绸之路的畅通提供了重要保障。 根据《史记·大宛列传》的记载，元狩年间（公元前122年至公元前117年），汉始筑令居（甘肃永登西北）以西，初置酒泉郡以通西北国。到了元封元年（公元前110年），汉军击破姑师之后，于是酒泉列亭障至玉门矣。此外，《汉书·西域传》中也记载，太初年间（公元前104年至公元前101年），汉朝远征大宛之后，自敦煌西至盐泽（今新疆罗布泊），往往起亭。 从这些历史记载来看，这一时期汉朝修建的防御体系，大致范围从永登一路延伸至罗布泊，主要目的就是保护河西走廊，确保连接中原与西域的交通线路安全。不过，关于这项工程具体的位置、走向，以及它究竟属于完整意义上的长城，还是以烽燧、亭障为主的防御设施，单凭史料记载很难得到准确答案。

直到近年来，随着疏勒河流域大量汉代简牍的出土，人们才逐渐对这项庞大的防御工程有了更加清晰的认识。 可以确定的是，这一防御体系的主体确实是长城。其整体走向大致为：由令居向北延伸至古浪一带，随后从武威经过民勤，到达当时已经消失的休屠泽（位于今民勤东北），再转向西南方向，经过永昌向西延伸，途经山丹、张掖、高台，沿黑河、纳林河北上，最终抵达额济纳旗地区，也就是汉代著名的居延地区。 与此同时，在北大河与纳林河交汇处，又有另一条向西延伸的长城线路。这条长城经过安西，沿疏勒河方向穿过敦煌，最终抵达玉门关。

不过，玉门关以西直到罗布泊的区域，情况则有所不同。经过实地考察发现，这里并没有发现连续的城墙遗迹，而是主要存在一条绵延不绝的烽燧线。这些烽燧承担着传递军情、预警敌情的重要作用，是汉代西域防御体系的重要组成部分。 在罗布泊之后，沿着库鲁克塔格山南麓、孔雀河北岸方向，西北穿越沙漠，靠近古代丝绸之路的一条线路旁，又发现了一条烽燧分布带。这条烽燧线一直延伸到库车西北地区，其结构形式与甘肃境内发现的烽燧设施基本相同，说明汉代对于西域地区的控制和防御，已经形成了较为完整的军事网络。 除了河西长城之外，汉武帝时期修筑的另一段长城也具有重要意义。

这段长城大致由隆化县滦河南岸的郭家屯开始，向东南方向经过隆化县城南部，然后转向东北进入内蒙古宁城境内。之后沿老哈河上游支流黑里河延伸，经喀喇沁旗进入辽宁建平境内，最后转向东南，到达榆树林子的卧佛寺古城。 其中，这条长城东段位于辽宁和内蒙古境内，全长约250公里。这里的城墙结构较为多样，既有石砌长城，也有夯土长城，还有土石混合修筑的形式。城墙宽度通常在3米左右，墙外还设有宽约3至4米的壕沟，以增强防御能力。 为了提高作战效率，长城沿线每隔大约1.5公里便修建一座敌台。这些敌台多为圆形结构，直径大约在15至30米之间，既可以用于观察敌情，也可以作为驻兵和防御据点。

除此之外，在城墙内外的高地位置，还修建了120余座烽火台，用于传递军事信息。在一些重要地点，汉军还修筑了8座障城，形成了集城墙、敌台、烽燧、驻军据点于一体的防御体系。 而河北境内的西段情况，则与玉门关以西类似，大部分区域只有烽台线路，并没有连续的城墙存在。《汉书·匈奴传》中记载，公元127年，汉武帝在修缮秦时蒙恬所为塞的同时，亦弃上谷之斗辟县造阳（今内蒙古正蓝旗南、闪电河东）地以予胡。这一记载表明，当时汉朝可能又重新调整和构筑了部分北方防线。 总体来看，汉武帝时期修建的长城体系，相比秦朝长城有了进一步的发展和完善。汉朝不仅对秦代修筑的长城进行了修缮，还根据新的战略需求，在北方增建了外长城，同时修筑河西长城，将防御范围不断向西推进。

这一时期的长城总长度达到了约1万公里，是中国历史上修建范围最广、规模最大的长城防御体系之一。 更重要的是，汉武帝时期的长城并非简单的一道墙，而是在主要战略方向上形成了多层次、多据点的大纵深防御体系。它将城墙、烽燧、亭障、关隘和军事据点结合起来，构建了一张覆盖广阔区域的军事防线。 这项工程不仅体现了汉朝强大的国力和军事组织能力，也成为汉帝国向西拓展、经营边疆的重要象征。在漫长历史中，它见证了汉朝开疆拓土的雄心，也留下了古代中国边防建设中极为壮丽的一页。