汉武帝极力开辟海上交通，致力于海上各国往来。在汉武帝的努力下，汉朝终于先后开辟三条重要的海上航线。
1.北起辽宁丹东，南至广西白仑河口南北沿海航线。
2.从山东沿岸经黄海通向朝鲜、日本。
3.海上丝绸之路：徐闻、合浦航线。
汉武帝于建元三年(公元前138年)、元狩四年(公元前119年)两次派张骞(？—公元前114年)出使西域。开辟了中西交通贸易通道——陆上“丝绸之路”。
我国自古以丝绸(Seres)闻名于世，古希腊人把丝叫作ser，就是从“丝”字读音而来的，“Seres”(制丝的人)以后被引申为产丝的地方——中国。古希腊人曾把中国称为赛里斯(seres)。丝绸之路开辟后，中国丝绸远销至大秦(即罗马帝国)，但要经过亚洲西部古国安息(领有今伊朗高原和两河流域)商人转销。罗马人希望能找到海上通道至中国。汉武帝时，大秦国曾入贡。元封三年(公元前108年)大秦国贡花蹄。其色骏，高六尺，尾环绕其身，角端有肉，蹄如莲花，善走多力。
汉代的帆船开辟了从南海通往印度洋的航线，这是我国历史上的第一条远洋航线，也是世界上最早的海外贸易。
我国古代文献中关于南海、印度洋上的航路第一个较完整的记录见于《汉书·地理志》：“自日南障塞(郡比景，今越南顺化灵江口)、徐闻(今广东徐闻县)、合浦(今广西合浦县)航行可五月，有都元国(苏门答腊)；又船行可四月，有邑卢没国(今缅甸勃固附近)；又船行可二十余日，有谌离国(今缅甸伊洛瓦底江沿岸)；步行可十余日，有夫甘都卢国(今缅甸伊洛瓦底江中游卑谬附近)；自夫甘都卢国船行可二月余，有黄支国(今印度马德拉斯附近)；民俗略与珠崖相类。其州广大，户口多，多异物。自武帝以来皆献见。有译长，属黄门，与应募者俱入海，市明珠、璧流离、奇石异物、赍黄金杂缯而往。所至，国皆禀食为耦，蛮夷贾船，转送致之，亦利交易，剽杀人，又苦逢风波溺死，不者数年来还。大珠至围二寸以下，平帝元始，王莽辅政，欲耀威德，厚遗黄支王，令遣使献生犀牛。自黄支船行可八月，到皮宗(今马来半岛克拉地峡的帕克强河口)；船行可二月，到日南(今越南中部)、象林(今越南广南潍川南)界云。黄支之南有已程不国(今斯里兰卡)，汉之译使自此还矣。”
海上丝绸之路
这是我国海船经南海，通过马六甲海峡在印度洋航行的真实写照。即自广东徐闻、广西合浦往南海通向印度和斯里兰卡，以斯里兰卡为中转点。中国从此处可购得珍珠、璧琉璃、奇石异物等。中国的丝绸(杂缯)等由此可转运到罗马，从而开辟了海上丝绸之路。
据古罗马学识渊博的科学家普林尼(公元23—79年)所著《自然史》说，罗马恺撒时代今斯里兰卡岛的拉切斯等四人从海道出使罗马，据拉切斯对罗马人说，他父亲曾亲自到过中国。还说中国和罗马都与斯里兰卡有直接往来。普林尼还介绍说罗马贵族“投江海不测之深，以捞珍珠”。罗马贵族把珠宝除留给自己享用外，还以它们“远赴赛里斯(中国)以换取衣料(丝绸)”。“据最低计算，吾国(指罗马)之金钱每年流入印度、赛里斯及阿拉伯半岛者不下一万万赛司透司(Sesterces)。”只有多次海船往返，才能把大量丝绸运至罗马以换取“奇石异物”，才能达到一亿赛司透司的贸易额。
至东汉桓帝延熹九年(公元166年)，“大秦王丹敦遣使自日南徼外，献象牙、犀角、玳瑁，始乃一通焉。”(《后汉书·西域传》)这是中国同欧洲国家直接友好往来的最早记录。这种友好往来，突破了斯里兰卡的中转，是接通了海上远洋东西航线直接进行的。
汉代造船航海业的发展也说明了航海知识的丰富。在指南针尚未能应用于航海的汉代，舟师只能凭经验观察星象特别是北斗星与北极星来定出航向方位。“夫乘舟而惑者，不知东西，见斗极则寤矣。”(《淮南子·齐俗》)在气象变化上，汉代已知观测风向，作出判断，已知利用季风航海。风的顺逆至关重要。顺水行船，再加顺风，航行快速安全，如是逆水行船，再加逆风，航行缓慢又容易发生危险。舟师都非常重视这种随季节而变向、定期而至的季风。