事不過三，漢武帝接連上了幾次當，按理說應該有所悔悟，改過自新纔對，然而，他的求仙之心依然不減，一直認爲海的那邊住着活神仙，只是那些方士的道行不夠才請不來。於是，他選擇了在求仙、求長生不老這一條道上走到底。
就在漢武帝憂愁的時候，一個祥瑞的上報讓漢武帝眉頭舒展，煩惱盡拋。
元鼎四年(公元前113年)，山西汾陰挖出了一隻古鼎。這原本是一件普通的考古挖掘事件，可一個叫公孫卿的山東人跑來對漢武帝說：“那是一個冬天，黃帝得到了寶鼎;這是一個冬天，聖上也得到了寶鼎。這不是偶然，這是必然。這是冥冥當中的天意，黃帝早就功德圓滿成仙昇天了，皇上也應該赴他的後塵成仙才對啊!趁着寶鼎出爐的時候，皇上快快去封禪，禪能通神，神能通天，天能通仙。通仙便能通一切，就能樂逍遙。”
漢武帝一聽，大喜。原來這鼎還有如此作用，不僅能召喚神靈，而且能讓帝王昇天。於是他直接詢問公孫卿該怎麼辦才能昇天成仙。
公孫卿只回答了八個字：“精誠所至，金石爲開。”
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只這八個字，便打動了漢武帝求仙的心。於是，漢武帝忘乎所以地說：“嗟乎!吾誠得如黃帝，吾視去妻子如脫鞋耳。”說完，他任命公孫卿爲郎官，負責去嵩山太室山等候迎接自己昇天的神仙下降。
公孫卿走了，漢武帝開始做長生不老、昇天做神仙的白日夢。
這個夢一直做到冬天，公孫卿沒帶來神仙，卻帶來了一個對漢武帝來說是天大的好消息。他說他在河南的緱氏(今河南省偃師市南緱氏鎮)城牆上見到了“仙人跡”(即神仙腳印)。
漢武帝一聽欣喜若狂，求仙心切的他親自跑到緱氏城牆上查看，果然有幾個大腳印。他半信半疑地威脅公孫卿：“難道你想效法少翁、欒大嗎?”公孫卿撒起謊來臉不紅心不跳，說：“皇上，現在不是神仙有求於您、急着來見您，而是您有求於神仙。您也看到了，神仙的腳印這麼大，但是凡間的道路這麼小，神仙根本就落不下腳啊，還怎麼來呢?”漢武帝覺得這話有道理，大筆一揮，下令全國郡縣都修整道路，繕治宮觀及名山祠所，迎接神仙的到來。
三年後的元封元年(公元前110年)，漢武帝東巡海上，繼續求仙訪神。他一到山東，就被山東各地數以萬計言神怪奇方的上書給淹沒了。漢武帝很快招募了龐大的求仙隊伍，派出數千人乘船出海尋找蓬萊神人。除了在東萊山(今山東省煙臺市)候神的公孫卿聲稱夜裏見到“大人”外，其他人一無所獲。公孫卿“見”到的神仙身長數丈，一旦靠近就消失不見，只留下類似禽獸腳印的大腳印。
漢武帝接到報告後心有慼慼然。大臣們看到漢武帝皺着眉頭的樣子，怕他繼續沒完沒了地尋仙求仙，於是集體撒謊說：“我們看見一個老人牽着一條狗，說他見到了身材巨大的神仙。”漢武帝忙問：“那他人呢?”大臣們說：“老人說完就忽然不見了。”漢武帝這才相信神仙真的出現過，大喜，留宿海上一宿後返回，因情緒高昂又爬上泰山封了禪，並大赦天下，向神仙表達自己的誠意。此後，方士求仙一事成了一件半制度化的工作，朝廷供給數以千計的江湖郎中在東海繼續這項很有“前途”的科研工作。
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僅僅六個月後的元封二年(公元前109年)正月，漢武帝再次跑去東萊，住了幾個月還是沒見到神仙。他剛回去，公孫卿聲稱發現了神仙，漢武帝又匆匆趕到東萊，但仍只見仙蹤(幾隻粗大的大腳印)，不見仙人。
就在漢武帝臉色由晴轉多雲時，公孫卿說話了：“聽，神仙的聲音。”沒有見到神仙的仙蹤，如果能聽到神仙的聲音豈不是更好更妙，漢武帝問道：“神聲在哪，朕爲何聽不見?”
“只在此山中，雲深不知處。”隨即，公孫卿馬上就帶領漢武帝到山上去聽神仙的聲音。結果，這一次漢武帝沒有再失望，因爲他在山裏聽到了幾句“萬歲，萬歲，萬歲”的聲音。如同天籟之聲，伴隨着潺潺流水，陣陣迴音，顯得神祕莫測。
結果，漢武帝高興之下封公孫卿爲中大夫。此後，漢武帝多次往返於長安和東海之間，派船隊下海尋仙，催問下落。公孫卿勸漢武帝說，不必跑來跑去，俗話說心誠則靈，只要皇上心中有神仙，神仙自然會在恰當的時候出現。皇上需要做的就是多建宮觀樓臺，等候神仙降臨。漢武帝覺得有道理，開始在全國各地大建宮觀祠壇，多次去名山大川進行祭神活動，還就近在長安修造了規模宏大的建章宮，並在長安北部開鑿大池，取名太液池，在池中設名爲蓬萊、方丈、瀛洲等傳說中的海上仙山的小島。
遺憾的是，漢武帝大興工程建設的同時，除了在全國各地留下許多文物古蹟外，神靈並沒有下凡來給他長生不老的仙藥。
漢武帝的一生，登高封禪做了，出海求仙做了，亭臺、宮觀更是勒緊褲腰帶造了，可除了看到幾個可疑的大腳印外，連神仙的影子也沒見着，着實做了冤大頭，得不償失。但漢武帝卻樂此不疲。人家乃堂堂一國之君，想幹啥就幹啥，人家樂意，你怎麼着?
而在求仙的過程中，漢武帝和公孫卿鬥智鬥勇，他們之間的對決笑料百出，除了上述的“忽悠與反忽悠”外，這裏還略舉一事來說說。
話說有一次，漢武帝巡視北方朔方郡，以向匈奴示威。途中經過橋山(今陝西省黃陵縣)，聽說黃帝的陵墓在此，漢武帝便前去祭祀。祭祀完畢後，漢武帝這才突然覺得不太對勁，於是問公孫卿：“你不是說黃帝沒有死成仙了嗎，怎麼這裏會有他的陵墓呢?”
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這對公孫卿來說就是在考“腦筋急轉彎”，他頭腦一轉，便回答道：“黃帝騎神龍登天成仙后，他的羣臣十分想念他，便把黃帝的衣帽等東西埋在這裏，這只是皇帝的衣冠冢而已。”
漢武帝若有所思、若有所悟地道：“雁過留聲，人過留名。將來朕昇天成仙后，羣臣們恐怕也要把朕的衣冠埋在茂陵了。”
漢武帝竟對神仙癡迷到了如此地步，當真令人匪夷所思。
也正因爲對求仙的執着，漢武帝在生命即將結束的徵和四年(公元前89年)正月，心有不甘的他最後一次來到東萊。面對波濤洶涌的大海，年邁的他發出了“還想再活五百年”的悲壯之聲，然後選擇了班師回朝。是年三月，漢武帝聽從大臣田千秋的勸諫，悔恨交加，馬上來了個“雙管齊下”。
第一管是說：說了這樣一句話：“昔時愚惑，爲方士所欺，天下哪有仙人?盡妖妄耳!節食服藥，差可少病而已。”意思就是說朕過去愚昧困惑，被方士們欺騙。這天下哪有什麼長生不老之人、長生不老之藥，都是妖言惑衆之言。就算注意飲食起居，多喝補藥，也不過強身健體，少得病而已。
第二管是做：停止求仙活動，罷黜全部方士。
至此，漢武帝的求仙活動終於告一段落。
