位诸侯王被牵连了进来，他便是江都王刘建。

刘建生性极为好色，而且色胆包天，早在他还是王太子时，邯郸人梁蚡带了一个女子想要献给其父江都易王刘非，刘建听说这个女子很美，便将其私下里扣留了下来，气的梁蚡怒斥其“儿子竟与父争妻！”刘建听说后大怒，派人将梁蚡杀死，只因恰逢朝廷大赦这才没有被治罪。

元朔元年（前128年），江都易王刘非薨逝，刘建还不等父亲下葬，便与父亲所宠爱的美人淖姬等十余人厮混在了一起。不仅如此，刘建连自己的亲妹妹也没有放过，他趁着已经嫁给盖侯之子的妹妹刘征臣回来奔丧，而与其私通。

刘建除了好色之外，性格也极为残暴，时常以各种方式残害他人而取乐，例如他游览建章台宫时，曾让四个女子乘船，他却突然将船踹翻，以致两人被淹死。又如游览雷波时，正好遇到刮大风，他又强命两个男子乘船入波中，结果导致两人因船翻落水，他非但不许人救援，反而看着两人在水中时隐时现取乐，以致两人被淹死。再如宫中姬妾稍有过错，他便以放狼撕咬、鞭打等各种方式将其折磨致死。

由于太过淫乱暴虐，自知自己罪孽深重的刘建，便也时常担心自己有一天会罪行暴露被杀，于是又和王后成光一起用巫蛊之术诅咒汉武帝。后来，他风闻淮南王和衡山王阴谋造反，他便也打造兵器、招揽人才，准备起兵响应。

张汤在查出江都王刘建的反迹后，再度上书汉武帝，汉武帝遂命丞相长史和江都相前去查办，结果搜出兵器、皇帝印玺、绶带旌旗等各类器具。

汉武帝于是诏命公卿大臣讨论治罪。大家听说了刘建的罪行后，纷纷表示，“刘建久失臣子之道，一直蒙皇恩不忍惩罚，反而图谋反叛。他的所作所为已无人道，就是桀纣也难以相提并论，足以天诛地灭，理应以反叛罪诛杀。”

汉武帝于是命宗正、廷尉前去审问，自知难逃一死的刘建也选择了自尽而死，王后成光等人也随后被处以弃市之刑，江都国亦被废为广陵郡。

由于廷尉张汤在查办淮南王刘安、衡阳王刘赐、江都王刘建谋反案件中尽心尽力，再加上他极善于把握汉武帝的心思，因而愈来愈受到重用。元狩二年（前121年），丞相公孙弘病逝，御史大夫、乐安侯李蔡继任丞相，张汤则因此升任御史大夫。