汉武帝一生有两位皇后，死后又追封了一位，所以共有三位。
第一位皇后是陈阿娇，馆陶长公主的女儿
馆陶公主是汉文帝的长女，到了汉景帝时就是长公主了。她是个野心很大的女人，为了掌握权力，她计划将自己的女儿尚未成年的女儿阿娇，嫁给太子刘荣为妻，盼着将来刘荣登基后，自己就成了皇帝的丈母娘兼姑姑。
可是，令她没想到的是，刘荣的生母栗姬对这个提议很不感冒，因为馆陶长公主经常给景帝进献美女，抢走了一部分景帝对她的宠爱，因此一口回绝了联姻的提议。
馆陶长公主感到自尊心受到了上海，于是转而想将阿娇嫁给景帝的另一个儿子刘彻。刘彻的生母王娡听到这个消息后，大喜过望，一口答应了下来。
王娡在跟景帝之前，曾经跟别人结过婚、生过子，家庭出身也不高，所以她生的儿子刘彻，在景帝众多儿子中并不怎么出色，只是被封为胶东王，皇位继承是没他什么事的。
但当王娡许诺让刘彻将来娶陈阿娇之后，馆陶长公主开始为未来的女婿进行多方运作，不断地在景帝面前说刘荣和栗姬的坏话，同时经常称赞刘彻，最终景帝将刘荣废为临江王，改立刘彻为皇太子，王娡也顺利的当上了皇后。
王娡也履行了当初的诺言，让七岁的刘彻娶了陈阿娇为妻。九年之后，景帝驾崩，刘彻继位，阿娇被立为皇后。
汉武帝刘彻登基时只有16岁，当时的朝政大权掌握在他祖母窦太皇太后的手中，武帝也想抗争一下，不过斗不过老谋深算的窦太皇太后，反而白白搭上了赵绾和王臧两名手下的性命，因此虽是真龙天子，也只好乖乖地盘着。
与此相反，皇后陈阿娇入主后宫之后，觉得武帝之所以能当上皇帝，是她母亲馆陶长公主的功劳，因此飞扬跋扈，非常骄横，逐渐为武帝所不喜。最终，在窦太皇太后去世，汉武帝得以掌握大权之后，将陈皇后废黜，令其隐居长门宫，约二十年后去世。
第二位皇后卫子夫，是大将军卫青的姐姐
西汉似乎有一个传统，皇帝的姐姐喜欢给弟弟送美女，馆陶公主喜欢给弟弟景帝送美女，武帝的姐姐平阳公主也喜欢这么做。
汉武帝当上皇帝的第二年，因为朝政都是他的祖母在“帮”他处理，所以无所事事，就溜到姐姐平阳公主家里去玩，结果一眼看中了府中的一位侍女。平阳公主心领神会，马上把这名侍女送给了汉武帝。
这位侍女就是卫子夫，在侍候了武帝一夜之后，被带回了宫里。然而，入宫之后，武帝好像忘了还有她这么个人，一年多的时间过去了，卫子夫再也没有受到召幸。
于是，卫子夫请求武帝放她回去，此招以退为进果然奏效，武帝再次临幸了她，并且卫子夫因此而怀孕。
从此之后，卫子夫越来越受武帝的宠爱，先后为汉武帝生下三个女儿。在皇后陈阿娇被废半年之后，卫子夫又为武帝生下了一个儿子。这是武帝的第一个儿子，令他欣喜若狂，当即册封卫子夫为皇后，并为儿子亲自起名为刘据。
有些人有一飞冲天的能力，只是需要一个机会。卫子夫的弟弟卫青，因为姐姐的缘故，受到了武帝的青睐，做了大官。但是，卫青抓住了这个机会，很快就在战场上展现出了他的军事天赋，七战七胜，打得匈奴闻风而逃，成为一代名将。
刘据在七岁时被立为皇太子，此后三十年一直正常发育，如果不是武帝活得长，也应该继位了。但在他38岁时，发生了历史上著名的“巫蛊之祸”，刘据被人陷害以巫蛊之术诅咒武帝，无以自明，便趁武帝巡幸甘泉宫时，起兵自保。
留在长安的皇后卫子夫，在得知这一情况后，表示支持儿子的做法，把自己宫中的卫队交给儿子指挥。
汉武帝不知道事件的前因后果，以为刘据造反，便派了丞相刘屈氂去平叛。最终，太子战败，刘据逃走后被发现，不堪受辱，自缢而死。而在此之前，卫子夫也在宫中自杀身亡，以死明志。
后来，武帝知道了整个事件的经过，十分后悔，建了思子台怀念刘据，但对卫子夫始终没有给予任何说法。
死后追封的皇后李夫人，是汉武帝最爱的女人
“北方有佳人，绝世而独立。一顾倾人城，再顾倾人国。”很多人都非常熟悉这首诗，但却不知道这首诗是专门形容李夫人的。
和卫子夫一样，李夫人也是由汉武帝的姐姐平阳公主献上的，名义是擅长舞蹈。已经四十五岁的武帝一看果然漂亮，于是欣然纳入后宫，日夜宠幸，不久两人生下一子，即昌邑王刘髆，为武帝第五子。
可惜，李夫人虽然漂亮善舞，但红颜薄命，生下儿子后不久便患上了重病。因为觉得自己病重容貌不好看，因此每次武帝去看望她时，李夫人总是蒙着被子不让看。直到李夫人去世，武帝也再未见到她一面，成了心中最大的遗憾。
李夫人死后，汉武帝思念不已，命画师将她的容貌画下来挂在甘泉宫中，早晚观看。
汉武帝去世后，小儿子刘弗陵继位，是为汉昭帝。大将军霍光辅佐朝政，依照汉武帝的生前意愿，并追封李夫人为孝武皇后。
虽然我写的顺序是李夫人在最后，但其实李夫人是死在卫子夫之前的，所以尽管汉武帝很爱她，也不可能废了太子生母、当朝皇后卫子夫，而改立她为皇后。这个心愿，只有在他死后，由儿子来完成了。
除去以上三位之外，汉武帝身边还有一个女人，虽然没有被封为皇后，却直接被封为了太后，这就是历史上著名的钩弋夫人，也是汉昭帝刘弗陵的生母。
钩弋夫人在汉武帝六十四岁时为他生下了小儿子刘弗陵，本以为从此可以高枕无忧，不料武帝晚年欲传位给刘弗陵，为了防止吕后专权的故事重演，立子杀母，赐死了钩弋夫人。汉昭帝继位之后，直接追封自己母亲为皇太后，并征发役徒二万人修建了云陵安葬母亲，后称女陵。
