武帝欣聞戰報，大喜，特遣使者赴戰場拜衛青為大將軍，加食邑至八千七百戶，並授權其統率前線諸軍，連同他的三個尚為幼兒的兒子也得封為侯。
漢·彩繪指揮俑衛青上書婉謝，指出前線將士拚死廝殺才是取勝的陝西鹹陽楊家灣漢墓出土關鍵，武帝又對諸有功將士大加封賞。
右賢王潰敗，匈奴單於大為惱火。
同年秋，單於所部萬餘騎入代郡，殺都尉朱英，掠去人口千餘以為報複。
武帝決定提前與匈奴中部主力決戰。
元朔六年（前１２３），大將軍衛青統率將士十萬再出定襄，尋找匈奴單於主力決戰。
此次出征，將領中又多了一位機敏的少年將軍——霍去病。
武帝對霍去病喜愛有加，特詔選精騎八百歸他指揮，並授予他一個“驃騎校尉”的官職。
霍去病正像舅舅衛青當年一樣，不負眾望，一戰而成名。
首次與匈奴作戰，他就率八百輕騎突入匈奴後方，遠離漢軍主力數百裏而單獨作戰。
匈奴後方的一個臨時性指揮機構被他撞見，霍去病一舉擊潰其防衛軍隊，斬獲首級二千餘級，並殺死單於祖父輩貴族藉若侯產，俘虜匈奴相國、當戶及單於叔父羅姑比等多人。
但整個戰局對漢卻並不樂觀：衛青麾下六位老將相形見絀，前將軍趙信投降匈奴，右將軍蘇建棄軍逃亡，其餘四人未得遇匈奴軍，戰績平平。
這一來愈顯得霍去病的少年輝煌。
武帝為表彰其初戰而勇冠三軍的功績，特封其為“冠軍侯”。
經過幾次大規模的正麵交鋒，匈奴單於再不敢對漢軍有蔑視之意。
在降將趙信的建議下，單於決定將主力及大部人畜都撤退到大漠以北，伺機誘漢軍深入而予以打擊。
漢·
騎兵俑（摹本）陝西鹹陽楊家灣漢墓出土河南——漠南戰役結束後不久，西漢又發動了河西戰役。
其主要目的在於打通中原與西域之間的咽喉要道，控製河西地區。
如此不但可以切斷匈奴與羌中的聯係，而且有助於漢西聯諸國，完成組建反匈聯盟的戰略構想。
這一次戰爭主帥的重任落到了年輕的冠軍侯霍去病肩上。
元狩二年（前１２１）春，武帝任命霍去病為驃騎將軍，率萬騎出隴西北上討伐匈奴。
漢軍越烏鞘嶺，渡狐奴水，輾轉征戰於匈奴五王國之間，經過六日激戰，五國均為漢所控。
霍去病隨即越過焉支山行軍千餘裏，與匈奴渾邪王、休屠王部戰於皋蘭山下。
漢軍銳氣不減，數戰連捷，殺匈奴折蘭王、盧侯王，俘渾邪王子、相國、都尉多人，殲敵八千九百六十人，還繳獲了休屠王祭天金人，獲大勝。
但此戰漢軍傷亡亦重，死亡近七千人。
同年夏，驃騎將軍霍去病與合騎侯公孫敖率兵數萬，出兵北地。
同時東部戰線由博望侯張騫、郎中令李廣分道出右北平，牽製匈奴左賢王部。
東線戰場由於博望侯失利，實際上是李廣、李敢父子孤軍奮戰，以四千騎力敵左賢王四萬之眾，後漢援軍到，匈奴軍退去，戰事以雙方兩敗俱傷而告終。
西線亦不順利，公孫敖迷失方向與漢軍主力失去聯係，霍去病不得不獨率精騎再次向西北挺進。
跨賀蘭山，橫穿大漠，至居延澤後轉向西南，長驅直入二千餘裏，又一次偷襲匈奴後方成功，在祁連山與合黎山之間（今甘肅張掖西北）再次與渾邪王、休屠王部展開激戰。
在漢軍精銳騎兵的輪番衝擊下，匈奴軍一敗塗地，竟被斬殺三萬多人。
匈奴單桓王、酋塗王、相國、都尉等率殘眾二千五百人向漢軍投降。
此外，匈奴五王、王母、單於閼氏、王子等貴族五十九人，相國、將軍以下各級官吏六十三人均被俘。
漢軍傷亡僅十分之三。
這一戰，匈奴河西主力喪失殆盡，漢軍取得全勝。
不久，由於匈奴內部矛盾，渾邪王殺休屠王後率部投降，霍去病率軍受降。
在經過一番較量後，共招降匈奴四萬餘人。
至此，匈奴在河西地區的實際控製徹底瓦解。
河南、河西戰役後，匈奴陰山以南及河西水草豐美之地喪失殆盡，這對於匈奴的打擊是極其沉重的。
史書中載匈奴過陰山未嚐不哭也；又有歌曰：“亡我祁連山，使我六畜不蕃息，失我焉支山，使我婦女無顏色。”盡管匈奴在西部戰場損失慘重，但其單於所領中部及東部左賢王勢力仍很強大。
就在河西之戰後的第二年，匈奴又分兵兩路，突入右北平、定襄二郡，殺掠千餘人後回奔出塞。
匈奴的戰略意圖在於誘使漢軍進入大漠，借環境地理因素耗盡漢軍戰鬥力，伺機決戰勝之。
元狩四年（前１１９）夏，武帝決定利用匈奴一貫認為漢軍不具備跨越大漠作戰能力這一錯誤判斷，擬集中兵力深入漠北，爭取攻其不備，一舉消滅匈奴核心力量。
漢匈戰爭史上規模最大的一次戰略決戰終於就此展開。
為確保進軍順利，西漢王廷進行了空前的戰時動員和後勤保障工作。
政府向全國征發大批物資，調集幾乎所有的主力騎兵十萬餘人，單負責輜重運輸的步兵就有幾十萬人。
同時又緊急向民間征軍馬四萬匹隨軍備用。
大將軍衛青、驃騎將軍霍去病一同出征，各率精銳五萬，分別由定襄、代郡出擊匈奴。
匈奴方麵業已得知漢軍動向，漢降將趙信向伊稚斜單於獻策，請遷徙婦孺老弱於北部，僅留精壯騎士駐紮於漠北以逸待勞，坐等漢軍，以求決戰勝之。
這一次戰役漢匈雙方準備都很充分，醞釀了許久的漢匈實力大碰撞終於開始了。
衛青出塞後，命李廣、趙食其兩部合並，向東迂回至匈奴側翼牽製敵軍，擔當掩護主力任務，而自己則與好友公孫敖等率精兵從正麵發起攻擊。
李廣認為派將有失公允，希望能充當前鋒痛快打一仗從而為自己一生戎馬生涯畫上一個句號，但衛青仍堅持分兵戰術。
李廣很失望，憤然率軍出發，但不久便迷失了方向，與主力失去了聯係，沒能按期到達指定集結地。
衛青進軍順利，向北推進一千裏之後與嚴陣以待的匈奴單於主力接觸。
漢軍以堅固的武剛戰車環繞為營壘，抵擋匈奴偷襲，同時派出精騎五千衝擊匈奴陣營，單於亦以萬騎迎戰。
兩軍激戰一天，仍不分勝負。
傍晚時分忽然狂風驟起，飛沙走石，對陣雙方對麵竟也不能相視，衛青趁風勢急令全軍左右兩翼出動，將單於所部圍困於陣中。
伊稚斜單於見漢軍越聚越多，不敢拖延再戰，隻好率其親兵數百突圍而去。
對陣雙方仍在拚死廝殺，直至深夜衛青才發覺匈奴單於已逃走，急遣輕騎追出二百裏也沒有發現單於的蹤跡。
這一場本應使匈奴單於全軍覆滅的殘酷戰鬥，因漢軍兵力分散而以漢匈雙方兩敗俱傷而告終，漢軍殺俘匈奴不到兩萬人，最後放火焚毀了趙信城而班師回國。
就在衛青兵出定襄的同時，東路漢軍在霍去病的率領下出代郡直擊匈奴左賢王。
與衛青漢·
馬踏匈奴石雕軍不同，霍去病軍中不設副將，全軍皆剽悍勇陝西茂陵博物館展品猛之士，且指揮權高度集中。
這支精幹的軍隊長驅直入匈奴兩千裏，終於在漠北捕捉到左賢王主力。
一場血戰後，漢軍取得了決定性勝利，斬獲匈奴七萬餘人，生俘匈奴王、大臣、將軍等近百人。
然後封狼居胥山，禪姑衍山，兵臨斡海而還。
漠北之戰中，衛青所部由於將帥失和致使單於逃脫，李廣憤而自殺，趙食其被下獄，全軍功過相抵；相反霍去病部卻戰績輝煌，武帝特封霍去病五千八百戶，所率部將亦多人受封侯爵。
後又設榮職大司馬，由衛青、霍去病二人同任，以顯榮寵。
漠北大決戰，漢軍取得了最後的勝利，從根本上扭轉了近一百年來匈奴鐵騎肆虐邊塞、嚴重威脅中原生產生活而漢軍疲於防守的被動局麵。
漢軍以慘重的代價贏得了戰爭，並使匈奴由於更加慘重的消耗而國力大損。
匈奴勢力不得不再次北徙，終於造成了漠南無王廷的局麵。
而西漢王朝則重新占據了朔方以西直至張掖、居延澤之間的大片土地，從軍事上為漢開通西域提供了保障。
從此之後，漢匈戰爭的重點由中原北部轉向對西域爭奪。
同時，匈奴在此後相當長的一段時間內再無力組織對中原的大規模入侵。
至此漢建國以來危害北部郡縣安定的匈奴問題基本得以解決。