事不过三，汉武帝接连上了几次当，按理说应该有所悔悟，改过自新才对，然而，他的求仙之心依然不减，一直认为海的那边住着活神仙，只是那些方士的道行不够才请不来。于是，他选择了在求仙、求长生不老这一条道上走到底。
就在汉武帝忧愁的时候，一个祥瑞的上报让汉武帝眉头舒展，烦恼尽抛。
元鼎四年(公元前113年)，山西汾阴挖出了一只古鼎。这原本是一件普通的考古挖掘事件，可一个叫公孙卿的山东人跑来对汉武帝说：“那是一个冬天，黄帝得到了宝鼎;这是一个冬天，圣上也得到了宝鼎。这不是偶然，这是必然。这是冥冥当中的天意，黄帝早就功德圆满成仙升天了，皇上也应该赴他的后尘成仙才对啊！趁着宝鼎出炉的时候，皇上快快去封禅，禅能通神，神能通天，天能通仙。通仙便能通一切，就能乐逍遥。”
汉武帝一听，大喜。原来这鼎还有如此作用，不仅能召唤神灵，而且能让帝王升天。于是他直接询问公孙卿该怎么办才能升天成仙。
公孙卿只回答了八个字：“精诚所至，金石为开。”
只这八个字，便打动了汉武帝求仙的心。于是，汉武帝忘乎所以地说：“嗟乎！吾诚得如黄帝，吾视去妻子如脱鞋耳。”说完，他任命公孙卿为郎官，负责去嵩山太室山等候迎接自己升天的神仙下降。
这个梦一直做到冬天，公孙卿没带来神仙，却带来了一个对汉武帝来说是天大的好消息。他说他在河南的缑氏(今河南省偃师市南缑氏镇)城墙上见到了“仙人迹”(即神仙脚印)。
汉武帝一听欣喜若狂，求仙心切的他亲自跑到缑氏城墙上查看，果然有几个大脚印。他半信半疑地威胁公孙卿：“难道你想效法少翁、栾大吗？”公孙卿撒起谎来脸不红心不跳，说：“皇上，现在不是神仙有求于您、急着来见您，而是您有求于神仙。您也看到了，神仙的脚印这么大，但是凡间的道路这么小，神仙根本就落不下脚啊，还怎么来呢？”汉武帝觉得这话有道理，大笔一挥，下令全国郡县都修整道路，缮治宫观及名山祠所，迎接神仙的到来。
三年后的元封元年(公元前110年)，汉武帝东巡海上，继续求仙访神。他一到山东，就被山东各地数以万计言神怪奇方的上书给淹没了。汉武帝很快招募了庞大的求仙队伍，派出数千人乘船出海寻找蓬莱神人。除了在东莱山(今山东省烟台市)候神的公孙卿声称夜里见到“大人”外，其他人一无所获。公孙卿“见”到的神仙身长数丈，一旦靠近就消失不见，只留下类似禽兽脚印的大脚印。
汉武帝接到报告后心有戚戚然。大臣们看到汉武帝皱着眉头的样子，怕他继续没完没了地寻仙求仙，于是集体撒谎说：“我们看见一个老人牵着一条狗，说他见到了身材巨大的神仙。”汉武帝忙问：“那他人呢？”大臣们说：“老人说完就忽然不见了。”汉武帝这才相信神仙真的出现过，大喜，留宿海上一宿后返回，因情绪高昂又爬上泰山封了禅，并大赦天下，向神仙表达自己的诚意。此后，方士求仙一事成了一件半制度化的工作，朝廷供给数以千计的江湖郎中在东海继续这项很有“前途”的科研工作。
仅仅六个月后的元封二年(公元前109年)正月，汉武帝再次跑去东莱，住了几个月还是没见到神仙。他刚回去，公孙卿声称发现了神仙，汉武帝又匆匆赶到东莱，但仍只见仙踪(几只粗大的大脚印)，不见仙人。
就在汉武帝脸色由晴转多云时，公孙卿说话了：“听，神仙的声音。”没有见到神仙的仙踪，如果能听到神仙的声音岂不是更好更妙，汉武帝问道：“神声在哪，朕为何听不见？”
“只在此山中，云深不知处。”随即，公孙卿马上就带领汉武帝到山上去听神仙的声音。结果，这一次汉武帝没有再失望，因为他在山里听到了几句“万岁，万岁，万岁”的声音。如同天籁之声，伴随着潺潺流水，阵阵回音，显得神秘莫测。
结果，汉武帝高兴之下封公孙卿为中大夫。此后，汉武帝多次往返于长安和东海之间，派船队下海寻仙，催问下落。公孙卿劝汉武帝说，不必跑来跑去，俗话说心诚则灵，只要皇上心中有神仙，神仙自然会在恰当的时候出现。皇上需要做的就是多建宫观楼台，等候神仙降临。汉武帝觉得有道理，开始在全国各地大建宫观祠坛，多次去名山大川进行祭神活动，还就近在长安修造了规模宏大的建章宫，并在长安北部开凿大池，取名太液池，在池中设名为蓬莱、方丈、瀛洲等传说中的海上仙山的小岛。
遗憾的是，汉武帝大兴工程建设的同时，除了在全国各地留下许多文物古迹外，神灵并没有下凡来给他长生不老的仙药。
汉武帝的一生，登高封禅做了，出海求仙做了，亭台、宫观更是勒紧裤腰带造了，可除了看到几个可疑的大脚印外，连神仙的影子也没见着，着实做了冤大头，得不偿失。但汉武帝却乐此不疲。人家乃堂堂一国之君，想干啥就干啥，人家乐意，你怎么着？
而在求仙的过程中，汉武帝和公孙卿斗智斗勇，他们之间的对决笑料百出，除了上述的“忽悠与反忽悠”外，这里还略举一事来说说。
话说有一次，汉武帝巡视北方朔方郡，以向匈奴示威。途中经过桥山(今陕西省黄陵县)，听说黄帝的陵墓在此，汉武帝便前去祭祀。祭祀完毕后，汉武帝这才突然觉得不太对劲，于是问公孙卿：“你不是说黄帝没有死成仙了吗，怎么这里会有他的陵墓呢？”
这对公孙卿来说就是在考“脑筋急转弯”，他头脑一转，便回答道：“黄帝骑神龙登天成仙后，他的群臣十分想念他，便把黄帝的衣帽等东西埋在这里，这只是皇帝的衣冠冢而已。”
汉武帝若有所思、若有所悟地道：“雁过留声，人过留名。将来朕升天成仙后，群臣们恐怕也要把朕的衣冠埋在茂陵了。”
汉武帝竟对神仙痴迷到了如此地步，当真令人匪夷所思。
也正因为对求仙的执着，汉武帝在生命即将结束的征和四年(公元前89年)正月，心有不甘的他最后一次来到东莱。面对波涛汹涌的大海，年迈的他发出了“还想再活五百年”的悲壮之声，然后选择了班师回朝。是年三月，汉武帝听从大臣田千秋的劝谏，悔恨交加，马上来了个“双管齐下”。
第一管是说：说了这样一句话：“昔时愚惑，为方士所欺，天下哪有仙人？尽妖妄耳！节食服药，差可少病而已。”意思就是说朕过去愚昧困惑，被方士们欺骗。这天下哪有什么长生不老之人、长生不老之药，都是妖言惑众之言。就算注意饮食起居，多喝补药，也不过强身健体，少得病而已。
第二管是做：停止求仙活动，罢黜全部方士。
至此，汉武帝的求仙活动终于告一段落。
