但是汉武帝晚年昏庸，求神仙又不成，又因巫蛊之祸造成父子相残、太子刘据自杀，种种打击使武帝心灰意冷，对自己过去的所作所为颇有悔意。在登泰山、祀明堂之后，武帝下《轮台罪己诏》说"朕即位以来，所为狂悖，使天下愁苦，不可追悔。自今事有伤害百姓，糜费天下者，悉罢之！"
如果不是这份"罪己诏"，可能当时的西汉就已经起义四起，烽火狼烟了；汉武帝晚年的最后这个举措，让天下也因此又逐渐归于和谐，为昭宣中兴的盛世奠定了基础。公元前88年，汉武帝叫画工画了一张"周公背成王朝诸侯图"送给霍光，意思是让霍光辅佐他的小儿子刘弗陵作皇帝。
在这段时间里，刘弗陵的母亲钩弋夫人"因过"受到斥责，忧死于云阳宫。一般认为是子幼母壮，为了防止钩弋夫人重演吕后称制的局面，汉武帝找借口处死了她。公元前前87年，汉武帝于弥留之际立刘弗陵为太子，四天后汉武帝驾崩。
