一次，在靠近縣城的地方，有人為報私仇，發生械鬥。事情被誤傳為羌人來犯，百姓驚慌不已，全部湧入城內。狄道縣縣令聞變，火速趕往太守府，請求關閉城門，整兵備戰。當時馬援正在和賓客喝酒，大笑著對驚慌不已的狄道縣縣令說：“羌人哪裏敢再來侵犯我？你回去守著官府就行，如果實在害怕，就躲在床底下別出來。”不久，情況逐漸穩定下來，眾人才知道是虛驚一場，對馬援都佩服不已。
公元41年，越人征側與征貳姐妹在交趾（今越南境內）稱王，公開反叛東漢朝廷。劉秀任命馬援為伏波將軍，領兵南征交趾。馬援沿著大海進軍，長驅一千多裏與征側交戰。漢軍大破敵軍，斬首數千，收降一萬多人。馬援乘勝追擊，誅殺征側、征貳姐妹，將首級傳到洛陽，於是全境平定。馬援因地製宜，參照東漢法律對越人進行治理，越人深感便利，以後一直沿用馬援製定的製度。
馬援得勝之後，被封為新息侯，凱旋之日，眾多親朋故友前去迎接。以富有計謀而聞名的孟冀在席間祝賀他，認為他功成名就，可以安享晚年了，馬援回答說：“現在匈奴、烏桓還在侵擾北部邊疆，我想請求出兵討伐。男子漢隻應戰死沙場，用馬革裹屍送回家鄉安葬，怎麼能躺在床上，死在兒女身邊呢？”孟冀歎服說：“確實如此！做烈士就應當這樣！”
不久之後，武陵蠻人發動叛亂，劉秀派去的平叛部隊因為冒進深入而全軍覆沒。馬援聽說後，請命出征。此時馬援已經六十二歲，劉秀認為他年事已高，不肯答應。馬援不服老，對劉秀說：“我還可以披堅執銳，馳騁疆場。”於是披掛上馬，向劉秀展示身手。劉秀笑著說：“真是一個精神矍鑠的老翁啊！”於是應允馬援出征之請。
馬援率軍直入，斬獲蠻兵兩千餘人後，繼續向前推進。進入蠻界，有兩條路可以走：一條路近但是地勢險峻，一條路遠但是地勢平坦。馬援選擇了近路，但是險要之處均有蠻兵把守，漢軍難以行進。當時天氣十分悶熱，許多士兵都患上瘟疫，馬援也被傳染，但是他仍舊蹣跚著察看敵情，軍中將士無不感動落淚。軍隊滯留不前，馬援的副將上書朝廷，將行軍失利的責任全部推給馬援。劉秀得知後，派梁鬆前去責問馬援。梁鬆趕到軍中時，馬援已經去世。梁鬆曾與馬援結怨，於是趁機誣陷馬援。劉秀大怒，下令收回馬援新息侯的印綬。
馬援的妻子兒女感到害怕，不敢將馬援的靈柩運回祖墳安葬，而是草草埋葬，馬援的親朋故友也不敢上門吊唁。後來事情水落石出，劉秀才知道錯怪了馬援。
漢明帝時期，馬援的女兒被立為皇後，即史上有名的馬皇後。明帝命人將東漢開國功臣名將的畫像懸置於雲台，即“雲台二十八將”，為了避嫌，沒有將馬援列入其中。東平王劉蒼觀看畫像後問：“為何不畫伏波將軍像？”明帝笑而未答。
隗囂：出身隴右大族，以知書通經聞名。更始政權建立後，隗囂趁機割據一方，後來被光武帝劉秀所困，病死軍中。
馬皇後：馬援的小女兒，因為品行高尚成為漢明帝的皇後，是曆史上難得的賢明皇後。