驃騎將軍霍去病，深入匈奴腹地，接連幾次的突襲，使匈奴單於遭受巨大損失。西方的渾邪王屢次被驃騎將軍打敗，損失了幾萬人匈奴單於非常生氣，想將渾邪王騙來殺掉。渾邪王知道匈奴單於要殺自己，很是害怕，便和休屠王想投降漢朝。
渾邪王先派人到邊境和漢軍聯絡，大行令李息正率兵在黃河岸邊築城。見到了渾邪王的使者後，立即派人乘驛車向皇帝報告。皇帝聽說後，怕渾邪王用詐降的辦法偷襲邊境，就命今驃騎將軍領兵前去迎接渾邪王和休屠王。驃騎將軍渡過黃河後，與渾邪王的部隊遙遙相望。
渾邪王的副將們看到漢軍，又有人變卦不想投降了，調轉馬頭回身往回跑。霍去病快馬奔入敵營，見過了渾邪王，就率軍追趕那些要逃跑的匈奴騎兵，殺了八千想逃跑的士兵。讓渾邪王一個人乘著驛車，先到皇帝出巡的地方。驃騎將軍霍去病率領渾邪王的全部軍隊，渡過黃河，共有幾萬人。他們到達長安後，天子賜他們幾十萬財物，封渾邪侯為漯陰侯，食邑一萬戶。
漢武帝讚譽霍去病說：驃騎將軍霍去病率領軍隊攻打匈奴西部的渾邪王，渾邪王和他的軍隊都歸降了漢朝，驃騎將軍用軍糧接濟他們。並率軍誅殺妄圖逃亡的凶悍之徒，共八千人，降服了三十二位異國國王，幾乎沒有損兵折將，就使得十萬降軍全部歸來，將軍連續征戰，因而使河塞地區幾乎消除邊患，幸而得以永保平安。
增封驃騎將軍食邑一千七百戶。減少了隴西、北地、上郡一半的駐軍，以此減輕了全國百姓的徭役負擔。漢王朝把歸降的匈奴，分彆安置到邊境五個郡的外圍，都在黃河以南，讓他們保留原有的習俗，作為王朝的屬國。
第二年匈奴又開始入侵右北平、定襄，殺掠漢朝邊民一千多人。漢武帝很生氣，決定報複匈奴。元狩四年春天，漢武帝命令大將軍衛青，驃騎將軍霍去病，各率五萬騎兵先行。數十萬步兵和運輸物資的部隊緊隨其後，那些勇敢善戰，敢於深入敵內的士兵，都歸驃騎將軍統領。
驃騎將軍本打算從定襄出兵，迎擊匈奴單於。先鋒官在行軍路上，捉到一個匈奴俘虜。匈奴俘虜交待說：匈奴單於已向東而去。
大將軍衛青把這一新情況上報朝廷，要求改變行軍路線。改派驃騎將軍從代郡出兵，大將軍衛青兵出定襄。等於衛青與霍去病替換了出兵方向。兩路大軍向縱深推進，越過了沙漠。
趙信替單於出主意說：漢軍已越過沙漠，人馬疲乏，匈奴可以坐收漁利了。
匈奴以為此戰必勝，便把糧草給養全部運到北麵，布下全部精銳部隊，等候在大漠以北。大將軍衛青的部隊，出塞一千多裡，看見匈奴單於的軍隊列隊等在那裡，就下令用武剛車圍成圓盤。又命五千騎兵前去攻打匈奴。
匈奴派出一萬騎兵來迎戰漢騎兵，把這五千漢騎兵與大將軍的營地分離開，準備一口吃下這五千漢軍。此時正是傍晚，太陽將落，天也快黑了。突然刮起大風，飛沙走石，沙石打在臉上，如同刀割。都已經看不清對方，漢軍又命令左右兩翼緊急包抄單於。
單於看到了漢朝兵多，而且戰鬥力還很強，估摸繼續打下去，對匈奴不利。就趁著天黑乘著六頭騾子拉的車，同幾百精壯騎兵，徑直衝出漢軍包圍圈，向西北方向逃去。
這時天已經黑了，漢軍與匈奴互相混戰，傷亡大致相同。漢軍左校尉捕到匈奴俘虜，詢問單於情況。匈奴俘虜說：單於在天未黑時，就已經逃走了。
大將軍派出輕騎兵，連夜追擊，大將軍的軍隊緊隨其後。匈奴四處逃散，天快亮時，漢軍已追出二百餘裡，沒有追到匈奴單於。這一戰俘獲斬殺匈奴軍士一萬多人，軍隊到了窴顏山的趙信城，繳獲了匈奴囤積糧草給養，漢軍駐紮休整，補充給養，把剩餘的燒毀，大將軍便率軍返回。
大將軍衛青越過大漠與匈奴單於交戰，而前將軍李廣和右將軍趙食其的軍隊，從東路進軍，因為迷了路，沒能如期同大將軍會合。大將軍領兵回到大漠以南時，才遇見他們。大將軍想派使者回京報告天子，便派長史根據文書所列罪狀，審問李廣，李廣不堪受辱而自殺。
右將軍趙食其被押送回京，交給廷尉審理，因遲到而貽誤戰機，依法當斬，後交了贖金，被貶為平民。大將軍此次入塞，共斬獲匈奴軍士一萬九千人。
驃騎將軍霍去病也統率了五萬騎兵，車輛輜重和大將軍相同，但驃騎將軍沒有副將，就任命李敢等為大校擔任副將，從代郡、右北平出發一千多裡，進攻左賢王的軍隊，所斬殺匈奴的數量遠遠超過大將軍。
大軍歸來時，武帝說：驃騎將軍霍去病率領軍隊，親自指揮從前俘獲的葷粥勇士，輕裝上陣，橫越大沙漠，涉水俘獲了單於的近臣章渠，誅殺了比車耆，轉而又攻打左翼大將，繳獲軍旗和戰鼓。翻過離侯山，渡過弓閭河，捕獲了屯頭王、韓王等三人，以及將軍、相國、當戶、都尉等共八十三人。並在狼居胥山祭祀天，在姑衍山祭地，並且登上高山俯視大漠。共俘獲斬殺匈奴七萬零四百四十三人，漢軍僅損失十分之三。他們從敵人那裡奪得糧食，雖然行軍到很遠的地方，卻沒有斷絕軍糧。又加封霍去病食邑五千八百戶。
這一戰驃騎將軍獲得了巨大成功，他的部下又有多人被封侯。校尉李敢是李廣的兒子，因這次戰役立有軍功，被封為關內侯，賜食邑二百戶。就連軍中小吏，士卒也有被賜賞的。
大將軍衛青，在這次戰爭中，雖然也取了勝利，但和霍去病比起來，那可差遠了。大將軍沒有得到加封，大將軍的部下，也沒有受到封賞。
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