皇后卫子夫的姐姐卫君孺，有一个儿子叫公孙敬声，擅自挪用北军军费一千九百万钱，被捕入狱。卫子夫的姐夫，当时的丞相公孙贺，请愿捉拿朝廷通缉犯朱安世来替儿子赎罪。朱安世被公孙贺逮捕后，不仅不害怕反而笑着对公孙贺说：“丞相将要祸及全族了！”他在狱中上书朝廷，揭发公孙敬声与阳石公主（卫子夫所生）私通，还说他们在得知汉武帝将要前往甘泉宫时，让巫师在汉武帝专用的驰道上埋藏木偶人，诅咒皇帝。
次年正月，公孙贺也被逮捕下狱，父子两人都死于狱中，并被灭族。同时，受到牵连的还有卫子夫所生的两位公主阳石公主和诸邑公主，以及卫青的长子卫伉全被被杀。卫氏在朝廷内部的政治盟友也因此损失殆尽。此后，汉武帝开始有了“被害妄想症”，天天觉得有人要害朕，身体越来越差，就决定去长安城外的别宫甘泉宫养病。这次出行，他连皇后太子都没带，而是带了宠臣江充等人随行。
一天，汉武帝在宫中小睡，突然梦见有好几个木头人手持棍棒想要袭击他。从噩梦中醒来后，汉武帝病情又加重了许多，他认为肯定是还有想害他的人没有抓到，便命在近旁服侍的江充继续追查巫蛊。江充便领着巫师各处掘地三尺找木头人，不管是宫里还是百姓各各人人自危，为了保命，相互诬蔑他人用巫蛊害人，因为巫蛊而死的人达数万人。
由于江充和太子刘据有嫌隙，江充担心日后刘据继位后会被清算，打算利用这次清查巫蛊案，先下手为强，除掉太子。江充声称在太子东宫搜到了最多的木头人，洋洋得意地要去向汉武帝报告。刘据非常惶恐，便找自己的老师石德商量，石德担心此事会像秦朝太子扶苏那样，被奸臣陷害。便建议刘据假传圣旨杀了江充等人。由于汉武帝在甘泉宫养病，刘据和皇后派出的使者都没办法见到他，刘据也不知道汉武帝是生是死，就决定先控制长安再做打算。
他派人到未央宫将一切告知他的母后卫子夫，得到卫子夫的支持，她将皇后授印给了刘据，这个授印可以调令长乐宫的卫士。就这样，刘据集结了门客、长乐宫的卫士待命，长安城中一片混乱。江充的副手苏文趁机逃出长安，向汉武帝报告说太子造反了。为了确认刘据是否造反，汉武帝派使者召刘据到甘泉宫。谁知，这个使者不敢进入长安城，走到半道又返回，告诉汉武帝说太子已经造反了。
这次，汉武帝彻底信了，他大怒，派丞相刘屈氂派兵镇压。少兵缺将的刘据哪里是汉武帝的对手，在激战了五天之后，太子军溃败。此时的刘据已经知道汉武帝还活着，但已经来不及了，他已经没脸见自己的父亲了。二十多天后，刘据遭地方官员围捕，自知难以逃脱，绝望之下自缢而亡，他的两个儿子也一同遇害。太子刘据一家全部被杀，只有刚出生5个月的孙子刘病已，也就是后来的汉宣帝，因为年纪太小幸免于难。
而卫子夫也被收回了皇后印玺，被禁足在自己的寝宫，相当于废后了。当汉武帝得意洋洋地来到卫子夫的寝宫，告诉她太子刘据自杀的消息后，卫子夫竟然也步了儿子的后尘，喝下了毒酒。临死前，她在竹简上留下了最后的遗言，大意是，我侍奉你49年，到现在才发现，你竟是如此薄情寡义之人。汉武帝看完后，愤怒地将竹简摔在地上，怒道：一个贱种，一个贱人，死不足惜。
但巫蛊之祸却没有因此结束，而是愈演愈烈，太子的众门客被一律处理，凡是跟随太子发兵谋反的，一律按谋反罪灭族，被牵连人数达数十万人。眼见汉武帝的愤怒消不下来，群臣都非常惶恐。壶关三老和田千秋冒死上书为太子诉冤，汉武帝才清醒过来，他命人重新调查，才知道冤枉了太子。事情水落石出，汉武帝追悔莫及，便转手报复当初参与谋害刘据的人，江充虽死，却被满门抄斩，苏文被烧死在横桥之下，当初围捕太子的地方官方也被满门抄斩，丞相刘屈氂被处以腰斩之刑。
可以说，汉武帝对太子刘据的死充满了自责懊悔，他还下达了《轮台罪己诏》直白表达了自己的悔恨之情，是第一个敢于承认自己错误的皇帝。皇帝要承认自己的错误几乎是不可能的，特别是对于像汉武帝这样一向自命不凡的皇帝来说，更是难上加难。但他却愿意这么做，说明他的懊悔真心实意的。不仅如此，他还特意在长安城里修建了一座思子宫，在太子的逃亡之地湖县建了一座望思台，来寄托对太子刘据的思念之意。
