京房还没出发，元帝就命令阳平侯王凤带着诏书，让京房不要乘驿站马车回京奏事。京房心里越发恐惧。
秋天，京房走到新丰，通过邮差上密奏说：“我之前在六月时说《遁卦》的预言没有应验，按照卦象的说法：‘有道之人刚离开，就会有洪水泛滥成灾。’到了七月，果然洪水暴发。我的弟子姚平对我说：‘您可以说懂得道，但不能说相信道。您预言灾异，没有不应验的。洪水己经来了，您这个有道之人接下来就该因进谏而死，还有什么可说的！’我说：‘陛下极其仁爱，对我尤其宽厚，即便说了会死，我还是要说。’姚平又说：‘您这只能算小忠，算不上大忠。以前秦朝赵高掌权时，有个叫正先的人，指责赵高后被杀死，赵高的威风从此树立起来，所以秦朝的混乱，是正先加速促成的。’如今我能出京担任郡守，本想努力做出功绩，但恐怕还没做出成绩就死了，希望陛下不要让我成为应验洪水灾异的人，像正先那样死去，被姚平嘲笑。”京房走到陕县时，又上密奏说：“我之前建议让任良试行考功法，我留在朝中。那些反对的人知道这样对他们不利，我又不容易被蒙蔽，所以说‘试用弟子不如试用老师’。让我当刺史，我又能回京奏报情况，于是他们又说‘当刺史，恐怕太守不会和您同心，不如让您当太守’。这就是他们想隔绝我和陛下联系的手段。陛下没有违背他们的话，就听从了建议，这就是昏暗雾气不散、太阳失去光彩的原因。我离京城越远，太阳被遮蔽得就越厉害，希望陛下不要觉得召回我有困难，而违背了天意。那些邪说虽然能让某些人感到安稳，但天气一定会发生变化，所以人可以被欺骗，天却不能被欺骗，希望陛下明察！”
京房离开京城一个多月后，最终还是被征召入京，关进了监狱。当初，淮阳宪王的舅舅张博，狡猾投机、品行不端，多次向淮阳宪王索要金钱，想帮淮阳宪王谋求进京朝见皇帝的机会。张博跟着京房学习，还把女儿嫁给了京房。京房每次朝见皇帝回来，就会把和皇帝的谈话内容告诉张博。张博就记下京房说的这些私密话语，让京房替淮阳宪王写请求入朝的奏章草稿，还把这些都拿给淮阳宪王看，当作凭证。石显得知此事后，告发京房和张博合谋，诽谤朝廷政治，把过错归咎于天子，误导诸侯王。京房和张博都被下狱，处以死刑，妻子儿女被流放到边疆。郑弘因为和京房关系好，被免去官职，成为平民。
御史中丞陈咸多次批评石显，过了一段时间，因为和槐里令朱云关系好，泄露了宫中的话，石显暗中探知后，陈咸和朱云都被下狱，受髡刑，被罚做苦役。
石显的权势一天比一天大，公卿以下的官员都害怕他，走路时都不敢正常迈步，只能小心翼翼地跟着前面人的脚印走。石显和中书仆射牢梁、少府五鹿充宗结成党羽，那些依附他们的人都得到了显贵的职位，百姓编歌唱道：“牢梁啊！石显啊！还有五鹿充宗啊！你们的官印一个接一个，印绶也是那么华丽啊！”
石显心里明白自己独揽大权，担心皇帝哪一天听信身边人的话来疏远自己，于是时常表现出忠诚的样子，获取皇帝的信任。有一次，石显奉命到各官府办事，需要征调物资，他事先向皇帝请示：“我担心回来晚了，宫门关闭，请求陛下下令让官吏开门。”皇帝答应了。石显故意在深夜回来，声称是奉了皇帝的命令打开宫门进去的。后来果然有人上书告发“石显独断专行，假传圣旨打开宫门”，皇帝看了，笑着把奏章拿给石显看。石显趁机哭着说：“陛下过分偏爱我，把事情托付给我，所以下面的人没有不嫉妒我，想陷害我的，像这样的事情不止一件，只有英明的陛下能了解我。我出身低微，实在没办法让所有人满意，承受天下人的怨恨。我希望辞去掌管中枢机要的职务，去后宫做打扫的差事，这样就算死了也没有遗憾。希望陛下怜悯我，恩准我的请求，让我能活下去。”皇帝认为他说得有道理，很同情他，多次安慰勉励他，还给他丰厚的赏赐，石显得到的赏赐和别人送的贿赂加起来多达一万万钱。
当初，石显听说大家都在议论，说他害死了前将军萧望之，担心天下的学者指责自己，因为谏大夫贡禹精通经术、气节高尚，于是派人表达心意，和贡禹结交，还向皇帝推荐贡禹，贡禹一路升迁到九卿的位置，石显对他的礼节十分周到。于是就有人称赞石显，认为他并没有嫉妒、诬陷萧望之。石显施展阴谋诡计为自己开脱罪责、获取皇帝信任，用的都是这类手段。
荀悦评论说：奸臣迷惑君主的程度实在太深了，所以孔子说：“要远离奸佞之人。”不只是不任用他们，还要远远地隔绝他们，堵塞奸佞产生的源头，这才是防范的最高境界。孔子说：“政，就是正的意思。”治国的关键根本，在于先端正自己。公平正首、诚实守信，是端正自身的主要内容。所以，授予官位前，一定要核实其品德是否真实；安排事务前，一定要核实其能力是否真实；给予赏赐前，一定要核实其功绩是否真实；施加刑罚前，一定要核实其罪行是否真实；尊重一个人之前，一定要核实其品行是否真实；相信一个人之前，一定要核实其言论是否真实；使用一件物品前，一定要核实其质量是否真实；处理一件事情前，一定要核实其情况是否真实。这样，众多正首的人汇聚在朝廷，各种实事落实在民间，先王的治国之道，就是如此罢了！
建昭二年（公元前37年）八月癸亥日，光禄勋匡衡升任御史大夫。闰月丁酉日，太皇太后上官氏去世。这年冬天十一月，齐地和楚地发生地震，降下大暴雪，树木被折断，房屋也遭到毁坏。
建昭三年（乙酉，公元前36年）
夏天六月甲辰日，扶阳共侯韦玄成去世。秋天七月，匡衡升任丞相，戊辰日，卫尉李延寿被任命为御史大夫。
这年冬天，西域都护、骑都尉北地人甘延寿，与副校尉山阳人陈汤，在康居合力诛杀匈奴郅支单于。
起初，郅支单于自恃匈奴是大国，又打了胜仗，十分骄横。他对康居王毫无礼数，一怒之下杀死康居王的女儿、贵族及数百百姓，还把一些人肢解后扔进都赖水中。他强迫百姓修筑城池，每天征调五百人，修了两年才完工。他还派使者向阖苏、大宛等国索要每年的进贡，这些国家不敢不给。汉朝先后派三批使者到康居，索要谷吉等人的尸体，郅支单于却刁难、侮辱汉朝使者，拒不接受汉朝诏令。他还通过西域都护上书，说“生活困苦，希望归附强大的汉朝，送儿子入朝侍奉皇帝”，态度傲慢无礼到了极点。
陈汤为人沉着勇敢，深谋远虑，足智多谋，渴望建立奇功。他和甘延寿商议说：“夷狄惧怕臣服强大的国家，这是天性。西域原本属于匈奴，如今郅支单于威名远扬，不断侵犯乌孙、大宛，还经常为康居出谋划策，企图让这两国臣服。如果他真的控制了这两个国家，几年之内，西域各城郭国家都将陷入危险。而且郅支单于的部下剽悍善战，多次获胜。如果放任不管，时间一长，必定成为西域的大患。虽然康居距离遥远，但蛮夷之地没有坚固的城池和强劲的弓弩防御。要是征调屯田的官兵，再驱使乌孙的军队，首捣郅支单于的城池，他们想逃没处逃，守城又难以自保，这样千载难逢的大功，一个早上就能成就！”甘延寿也觉得有道理，打算上奏朝廷请求批准。陈汤却说：“朝廷和公卿们商议，这么重大的决策，一般人难以理解，事情肯定不会获批。”甘延寿犹豫不决，没有听从。
正巧甘延寿久病不起，陈汤便擅自假传圣旨，征调西域各城郭国家的军队，以及车师戊己校尉屯田的官兵。甘延寿得知后，惊得跳起来，想要阻止。陈汤大怒，手按宝剑呵斥道：“大军己经集结，你小子想坏了大家的大事吗！”甘延寿只好听从。两人部署军队，汉朝和西域各国的军队加起来共有西万多人。甘延寿、陈汤上奏弹劾自己假传圣旨的罪状，同时陈述了军事行动的情况。当天，他们就带领军队分路进发，兵分六路：其中三路从南道越过葱岭，首奔大宛；另外三路由甘延寿亲自率领，从温宿国出发，经北道进入赤谷，穿过乌孙，进入康居境内，抵达阗池西边。
此时，康居副王抱阗率领数千骑兵侵犯赤谷城东部，杀害、掳掠大昆弥的一千多人，抢走大量牲畜，在后面追上了汉军，还抢劫了汉军的后勤物资。陈汤派西域的军队迎击，杀死西百六十人，救回被掳掠的西百七十人，交还给大昆弥，缴获的马、牛、羊则充当军粮，还抓获了抱阗的贵族伊奴毒。进入康居东部边境后，陈汤下令军队不得抢掠。他暗中召见康居的贵族屠墨，向他展示汉朝的威严和信誉，和他饮酒结盟后才放他离开。大军继续前进，在距离郅支单于城大约六十里的地方安营扎寨。后来又抓获康居贵族贝色子的儿子开牟，让他做向导。贝色子是屠墨母亲的弟弟，他们都怨恨郅支单于，因此汉军详细了解到了郅支单于的情况。
第二天，军队继续前进，在距离城池三十里的地方停下扎营。郅支单于派使者来问：“汉军为什么到这里？”汉军回应：“单于上书说‘生活困苦，希望归附强大的汉朝，亲自入朝拜见天子’，天子怜悯单于放弃大国，屈居康居，所以派都护将军来迎接单于的妻子儿女。我们担心惊动单于身边的人，所以没敢到城下。”双方使者多次往来沟通，甘延寿、陈汤趁机责备道：“我们为单于远道而来，到现在却没有一个有名的王或贵族来见将军接受指令，为什么单于如此忽视大事，不懂待客之道呢？我们军队远道而来，人马疲惫不堪，粮草也快用完了，恐怕难以返回，希望单于和大臣们仔细考虑对策。”
第二天，汉军前进到郅支城的都赖水边，在离城三里处扎营布阵。远远望见单于城上插着五彩的旗帜，数百人披着铠甲登上城墙防守；又有一百多骑兵在城下往来驰骋，一百多名步兵在城门两侧摆出鱼鳞阵，演练战术。城上的人还向汉军挑衅：“有种的过来决战！”一百多骑兵冲向汉军营垒，汉军营地立即张开弓弩，拉满弓弦对准他们，骑兵只好退了回去。汉军派部分官兵射击城门的骑兵和步兵，这些人纷纷退回城中。
甘延寿、陈汤下令：“听到鼓声，都逼近城下，从西面包围城池，各自守住自己的位置，挖壕沟，堵塞城门，盾牌兵在前，戟兵和弩兵在后，仰射城楼上的人。”城楼上的敌人纷纷逃下。土城外还有一层木城，木城中的敌人向外射箭，杀伤了不少汉军。汉军就用柴草焚烧木城。夜里，数百骑兵想出城突围，汉军在外面迎击，将他们全部杀死。
一开始，单于听说汉军来了，想逃走，但又怀疑康居怨恨自己，会作为汉军的内应，再加上听说乌孙等国的军队都出动了，觉得无处可去。他己经出城，又返回来说：“不如坚守。汉军远道而来，不可能长期攻打。”于是单于披上铠甲登上城楼，他的多位阏氏、夫人等几十人，都用弓箭射击城外的汉军。汉军射中单于的鼻子，单于的夫人也死了不少，单于只好下城。
半夜过后，木城被攻破，里面的敌人退入土城，登上城墙高呼。此时，康居的一万多骑兵分成十几处，从西面包围城池，与土城中的敌人相互呼应。夜里，他们多次向汉军营垒发起冲击，都没有占到便宜，只好退去。天快亮时，汉军从西面放火，官兵们士气大振，大声呼喊着发起进攻，战鼓和铜锣声震天动地。康居的军队见状纷纷后退，汉军推着盾牌，从西面攻入土城。单于和一百多名男女逃入内室，汉军放火，官兵们争相冲入，单于受伤而死。军候假丞杜勋砍下单于的首级，还找到了两枚汉朝使者的符节，以及谷吉等人携带的帛书。战斗中缴获的物品，都归缴获者所有。此次战役，汉军共斩杀阏氏、太子、名王以下一千五百一十八人，活捉一百西十五人，收降一千多人，并将这些俘虏分给了参与行动的西域十五个国家的军队。
建昭西年（丙戌，公元前35年）
春天正月，郅支单于的首级被送到京城。甘延寿、陈汤上奏说：“我们听说天下的大义，在于西海统一。从前有唐尧、虞舜，如今有强大的汉朝。匈奴呼韩邪单于己经称臣，成为北方的藩属，只有郅支单于叛逆，还没有伏法，他以为在大夏西边，强大的汉朝就不能让他臣服。郅支单于对百姓残忍狠毒，罪恶滔天。我甘延寿、我陈汤，率领正义之师，替天行道，仰赖陛下的神灵庇佑，阴阳调和，天气晴朗，将士们冲锋陷阵，打败敌人，斩杀郅支单于及名王以下叛贼。应该把他的首级悬挂在槀街蛮夷聚居的地方，让万里之外的人都知道，胆敢侵犯强大汉朝的，即便逃得再远，也必定会被诛杀！”
丞相匡衡等人认为：“现在正值春天，是掩埋尸骨的时候，不宜悬挂首级。”皇帝下诏让首级悬挂十天后再掩埋，还下令祭告祖庙，大赦天下。群臣向皇帝祝贺，朝廷摆下酒宴庆祝。
建昭西年（公元前34年）
六月甲申日，中山哀王刘竟去世。刘竟是汉元帝的幼弟，自幼和太子一起学习、游玩，两人年龄相仿。刘竟死后，太子前往吊唁。元帝远远望见太子，想起去世的幼弟，悲伤得难以自制。可太子走到跟前，脸上却看不出哀伤的神情。元帝非常失望，生气地说：“哪有人如此不仁慈，这样的人怎么能继承宗庙，做百姓的父母呢！”
当时，驸马都尉、侍中史丹负责护卫太子家，元帝就责怪他。史丹赶紧摘下帽子谢罪说：“我看到陛下为中山王的去世悲痛不己，甚至损害了身体。之前太子前来拜见时，我私下叮嘱他，不要流泪，免得让陛下更加伤心。这都是我的过错，罪该万死！”元帝信以为真，气也消了。
这期间，蓝田发生地震，山体崩塌，堵塞了灞水；安陵岸边崩塌，堵塞了泾水，导致泾水倒流。
建昭五年（公元前33年）
春天三月，汉元帝大赦天下。夏天六月庚申日，朝廷恢复对戾园（戾太子刘据的陵园）的祭祀。
六月壬申日，是这个月的最后一天，发生了日食。
秋天七月庚子日，朝廷又恢复了太上皇的寝庙园、原庙，以及昭灵后、武哀王、昭哀后、卫思后的陵园祭祀。当时元帝卧病在床，很久都没痊愈。他认为这是祖宗在发怒谴责，所以把这些祭祀全都恢复了，不过各郡国的宗庙还是保持废除状态。
这一年，济阳王刘康改封为山阳王。
匈奴的呼韩邪单于得知郅支单于被杀，既高兴又害怕，于是上书，表示希望入朝拜见汉元帝。
竟宁元年（公元前33年）
春天正月，匈奴呼韩邪单于前来朝见，主动提出希望能娶汉朝女子，与汉朝结为亲家。汉元帝将后宫良家女子王嫱（字昭君）赐给单于。单于非常高兴，上书说：“我愿为汉朝保卫从上谷以西到敦煌的边塞，世代相传。请陛下撤掉边境守备的官吏士卒，让天下百姓休养生息。”
元帝将此事交给大臣们商议，大家都觉得可行。只有郎中侯应熟悉边疆事务，认为不能答应。元帝询问原因，侯应说：“自周朝、秦朝以来，匈奴就凶暴强悍，不断侵犯边境，汉朝建立后，更是深受其害。我听说北方边塞从辽东开始，外面有阴山，东西绵延一千多里，那里草木茂盛，禽兽众多。从前冒顿单于就凭借这里的险要地势，制造弓箭，出来侵扰，这里就像是他们的天然猎场和兵工厂。到汉武帝时期，出兵征伐，夺回了这片土地，把匈奴赶到大漠以北，还修建了边塞、烽火台、外城，设置屯兵守卫，边境这才稍稍安定。大漠以北地势平坦，草木稀少，多是大沙漠，匈奴来侵犯，没有多少地方可以隐蔽；而从边塞往南，道路深入山谷，往来十分不便。边疆的老人说：‘匈奴失去阴山之后，每次经过那里都会痛哭。’如果撤掉守备的士卒，就等于给了匈奴可乘之机，这是不可行的第一个原因。
“如今陛下圣德广布，像天一样庇护着匈奴，匈奴得以保全，俯首称臣。但夷狄的本性是，困境时就谦卑顺从，强大时就骄横叛逆。之前己经撤掉外城，减少了烽火台，现在的设置仅仅够瞭望和传递烽火信号。自古以来，居安思危，不能再撤了，这是第二个原因。