仗肯定是要打了，但在遣将上汉宣帝颇费了踌躇，拿着花名册看了好几遍，朝中武官只有赵充国胜任。但考虑到他年已七十，恐怕不方便带兵打仗。于是，就特意让丙吉去询问:“派谁去带兵西征最合适呢?”赵充国回答得相当痛快:“再没有比老臣更合适的人选了。”又问:“需要多少人马?”答：“百闻不如一见。臣愿立刻去金城(今兰州附近)测看地形，拿出作战方案来。区区羌族小辈，陛下把此事交给我办好了。”他侦察好后，带领不满万人的骑兵，迅速出师，巧渡黄河，立稳阵脚，作好战斗准备。到达湟水岸边，羌人多次挑战，他不贪小胜坚守不出，只以威信招降，制定详细的解散羌人各部落联合的计划。回来以后，三向朝廷上书，详细分析了形势，建议防事变于未然，提出“以兵屯田”即亦兵亦农、就地筹粮的办法，并具体罗列了可以“因田致谷”“居民得并作田，不失农业”“将士坐得必胜之道”“大费既省，徭役预息”“无径阻远追死伤之害”等“十二便”，说服了皇帝及朝臣接受这个持久之计。这项举措对当时支援频繁的战争，减轻人民负担起到了很大的作用，一直影响到后世。在国防上，自此以后，匈奴也闻风生畏，再也不敢侵犯边关。
直男性格的赵充国，为了国家利益从不趋利避害。当然也为此付出了代价。在平羌胜利班师回朝时，有位朋友劝他把功劳记在别人头上，赵充国以“唯用兵乃国家大事，应该示法后世，老臣何惜余生，不为主上明言利害！区区微忱，但求无负国家，此外亦不暇顾及了！”恰好有个将军辛武贤贪功没有归来，宣帝依赵充国的建议，让其还去守酒泉，未得重赏，职务也没有得到晋升。此外，汉宣帝欲任用辛武贤四弟辛汤去镇抚投降的羌人，赵充国带病入奏，陈明辛汤会贪酒误事，应用其三弟临众较为稳妥。
新仇旧恨，让辛武贤满腔郁愤，总想着要发泄出来，只是一时抓不到赵充国的辫子。忽然有一天，他记起来听赵充国的儿子赵卬谈起过，在赵充国的秘密保荐下，前车骑将军张安世得到了重用。这件事本来无人知晓，他就抓住这个理由，弹劾赵卬泄漏机密，再安排几个人进谗言。终究是少年气盛，赵卬被宣帝禁止入宫后气愤地想到父亲军营中诉苦，却无意中触犯了军规，被弹劾下狱后悲愤自杀。赵充国闻听此讯，心酸之余想是宦海无情，便激流勇退，上书告老还乡了。
