汉武帝一共立过四位皇后，依序分别是：
陈阿娇、太子母卫子夫、孝武皇后李夫人、昭帝母赵钩弋。
1、陈阿娇
陈皇后，生卒年不详，汉武帝刘彻第一任皇后，原籍安徽天长。陈皇后的名字在史书中没有记载，因志怪小说《汉武故事》称其名为阿娇，故后人称其为陈阿娇或陈娇。陈皇后出身贵族，其父是世袭堂邑侯陈午，其母是馆陶大长公主刘嫖，王侯之女配天子，陈氏与汉武帝乃门当户对，政治联姻。陈氏自幼荣宠至极，难免娇骄率真;且有恩于武帝，不肯逢迎屈就;与汉武帝渐渐产生裂痕。巫蛊中褫夺其皇后名分，但父母兄弟姐妹无恙,家族依然隆贵，一门三驸马。.并且余生居住于娘家别宫长门宫，而不是宫廷诏狱，20多年后得以寿终正寝。
2、卫子夫(汉武帝第二任皇后)
孝武思皇后(?-前91年)，卫氏，名不详，字子夫，河东平阳(今山西临汾)人。汉武帝刘彻第二任皇后，在皇后位38年，谥号思。是中国历史上第一位拥有独立谥号的皇后。征和二年(前91年)在巫蛊之祸中自杀身亡。
3、李夫人(汉武帝宠妃李氏)
是阉人乐师李延年的妹妹。刘彻因为她姿容艳丽，能歌善舞而宠爱有加。李夫人红颜薄命，年轻轻就病死了。她死之前死活不让武帝看她生病憔悴的容颜，因为她知道皇皇帝喜欢她，完全是由于她的容貌。重病之后，从前的美色尽失，如果真被皇帝看见如今这个样子，只会厌恶唾弃她，就连从前的好印象都会一扫而光。李夫人的冰雪聪明和清醒理智，在她去世后得到了事实的验证，当武帝去世之后，由于他生前绝大多数有名号的后妃都先后被他以罪谪死，而他身为皇帝，总不能光杆一个葬入帝陵吧!作为托孤重臣的霍光金日磾苦思冥想之后，终于灵光一闪，追封李夫人为“孝武皇后”，将她的灵位与武帝并列享受后人的祭祀。
4.钩弋夫人
在卫子夫皇后因“巫蛊之祸”而自杀之前两三年，一次时武帝巡行至河间，偶见一美丽少女，她从小患病，少进饮食，而且双手紧握成拳，谁也没法让她伸展。武帝被她的美丽所倾倒，亲自去尝试为她掰拳。于是奇迹出现：这双手很轻易地恢复成了健康的模样，更奇怪的是在右手心里还紧紧地握着一只小小的玉钩。武帝非常高兴，将她带回宫中。不久，她为六十四五岁的刘彻生下了最小的孩子刘弗陵，并因此进封为婕妤，号钩弋夫人，小皇子也被称为“钩弋子”。刘弗陵长到5，6岁时，聪明可爱，刘彻决定要册立他为太子。现在更流行的说法是褚少孙在《史记》里的补记：汉武帝为防患女主乱政，立子杀母。
71岁的刘彻卧病不起。在正式册立刘弗陵为太子之后的两天便离开了人世，随后，七岁的刘弗陵即皇帝位，是为汉昭帝。汉昭帝追封薄命的母亲为皇后。
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