元朔五年（前124），汉军在卫青的率领下在匈奴右部开辟战场，夜围匈奴右贤王。右贤王仅与一爱妾及数百骑溃围北逃，右部的十余个裨王、一万五千余人、数十百万牲畜被俘获。卫青凭此战之功而进号大将军。次年（前123），卫青两出定襄，与匈奴单于直接对战。
正是在这一背景下，汉武帝发动了元狩四年（前119）的北伐。汉武帝打算让霍去病直接与单于对战，故而将汉军中敢于力战深入的将士选拔出来配给于霍去病，并命令霍去病从定襄出发。出兵前，从俘获的匈奴人那里获得情报，单于在东部，故而汉武帝改令霍去病出代郡，东寻单于决战，而由卫青出定襄。
漠北大战
此时伊稚斜单于获悉汉朝出兵，他采纳降将赵信的建议，将精兵置于漠北，以逸待劳。卫青所部出塞千余里之后，与单于相遇。卫青以武刚车环绕结营，派出五千骑兵正面迎战，匈奴亦派出一万骑兵冲击汉军。此时太阳隐没，大风刮起，，两军陷于风沙中，汉军从左右两翼围困伊稚斜单于。单于看到汉兵多且强，难以取胜，于是率数百骑突围向西北逃亡。黄昏时分，汉军与匈奴大战，双方损失惨重。卫青从俘虏那里获知单于没等到黄昏便逃亡了，于是连夜发轻骑追击单于，卫青亲自追随在后。匈奴兵皆散走。追到天明之时，已经行进了二百余里，却未能俘获单于。于是汉军至赵信城，居留一日后而返。此战卫青斩获一万九千余人。
此战击溃了匈奴在漠南的主力，逐渐向西北迁徙，十几年内再无南下之力。而汉军损失也很大，出征的14万马匹仅三万余匹返回 。汉军士兵、马匹损失十几万，兵器甲仗等物水陆运输的费用还都不计算在内，于是倾尽库藏钱和赋税收入仍不足以供给战士的费用。汉武帝设置武功爵，以筹集军费。
卫青曾七战七胜，收复河朔、河套地区，击破单于，为北部疆域的开拓做出重大贡献。卫青善于以战养战，用兵敢于深入 ，为将号令严明，对将士爱护有恩，对同僚大度有礼，位极人臣而不立私威。
汉军出塞
