趙信得知漢軍北進，又為伊稚斜單於出謀劃策，他認為“漢軍既度幕（漠），人馬罷（疲），匈奴可坐收虜耳”。單於依計而行，“悉遠北其輜重”。將全部家屬人畜物資往更遠的北方轉移，而將精兵部署在漠北一帶，準備迎擊漢軍的進攻。
衛青在漠北大戰中的對手是伊稚斜單於。伊稚斜的優勢很明顯，且不說匈奴人是以逸待勞，就連戰場也是由他挑選的。而衛青必須“出塞千餘裏”才能求得一戰。
衛青出塞後，“捕虜知單於所居”，便“自以精兵走（奔向）之（單於）”，令前將軍李廣和右將軍趙食其“出東道”。後將軍曹襄和左將軍公孫賀的行動，史書未言。但可以肯定，他們沒有和衛青在一起，因為衛青“自以精兵走之”。我認為，他們和衛青出的是同一條“道”，隻是行軍速度要比衛青慢。
對付不遠千裏來到漠北的漢軍，伊稚斜可采取“避其朝銳，擊其暮歸”的打法，也可避而不戰，但他選擇的是正麵迎敵。因為“漢兵既度幕（漠），人馬罷（疲），匈奴可坐收虜耳”。在得知漢軍挺進漠北的消息後，匈奴人很高興，而且是喜出望外。畢竟，漠北在元狩四年（前119年），對雙方而言，都是一個新的戰場。
衛青率先進入戰場，後將軍和左將軍在戰鬥打響後抵達，而前將軍和右將軍因迷路錯過了漠北大戰！
因此，一開始，伊稚斜在兵力上也占優！
麵對嚴陣以待的匈奴騎兵，衛青“令武剛車自環為營，而縱五千騎往當匈奴”。
車陣是防禦騎兵的戰術之一。衛青以武剛車結成環形陣營，這是一個“圓陣”，而圓陣是最好的防守陣形。
五千騎兵的先敵出擊，真可謂“守中帶攻，攻中帶守”，充分體現了衛青高超的指揮藝術。對五千騎兵而言，他們的出擊，是一次進攻。對衛青而言，既是進攻戰，也是防禦戰，擋住匈奴人，遲滯匈奴人，為“武剛車自環為營”爭取時間。隻要“武剛車自環為營”，那麼即使暫時失利，也可堅守待援，伺機再戰！同時，五千騎兵的先敵出擊，在氣勢上也是先聲奪人。
伊稚斜以一萬騎兵迎戰。他的意圖十分明顯，那就是憑借人數上的優勢，迅速擊潰當麵之敵。但是，伊稚斜低估了漢軍的戰鬥力，一萬匈奴騎兵對五千漢家騎兵無可奈何！漢軍裝備的“環首鐵刀”，是其戰鬥力提升的原因之一。
伊稚斜的意圖沒有實現。而衛青完成了“為營”，並等來了曹襄和公孫賀。戰場上的形勢轉而對伊稚斜不利，更糟糕的是他未能及時察覺漢軍的兵力已得到了加強。
太陽快下山的時候，風雲突變，戰場上出現了沙塵暴！“大風起，沙礫擊麵，兩軍不相見”，而衛青“縱左右翼繞單於”，一舉奠定了勝局！
其實，突然出現的沙塵暴對漢軍更為不利，匈奴人對這種天氣的適應能力應該更強一些，從史書中雙方“殺傷大當”的記載來看，沙塵暴對漢軍戰鬥力的削弱要比匈奴人大得多。
但是，沙塵暴使戰場上的能見度降低，正是發動突然襲擊的大好時機，這一點對雙方都是一樣的，就看誰先想到，先利用了！衛青在第一時間捕捉到了這個戰機，以左右兩翼包抄，這種常規的騎兵戰術，完成了對敵軍的致命一擊！