確定二人不收受賄賂之後，趙佗滿是敬佩的感嘆道：我做了二十多年諸侯，今日才感覺到了漢官的威儀。
於是南越上表請臣，質子、朝貢之制一切照舊，並獻上南越堪輿、良種水稻，以表明忠心。
得知南越願意俯首稱臣，太宗皇帝正打算讓睢陽的柴武、周灶等部大軍撤回長安，北牆卻傳回訊息，說故韓王信的部眾打算迴歸故土，遭到了匈奴人的追殺。
在和朝中大臣反覆商議，並得到孝康太后的允許之後，太宗皇帝下令駐紮睢陽的柴武率軍北上，在代國北方的馬邑接應南下的故韓王信部眾。
秋八月末，韓王信的嫡孫韓嬰、庶子韓頹當率殘部進入馬邑，之後被護送到了代都晉陽，而匈奴單于冒頓雷霆震怒之下，親自率領十五萬起兵追擊至武州塞外。
得知這個訊息之後，柴武趕忙派出支援部隊，但還是晚了一步，駐守武州塞的楊餘、欒季、李忡、何不識、魏盎、盧垣、陳季七壯士英勇戰死。
而後，匈奴先鋒折蘭、白羊、樓煩三部跨過武州塞，兵臨馬邑城下，由折蘭、白羊兩部攻打馬邑，樓煩部則戒備西北方向的善無城。
這時，柴武所率領的大軍已經抵達馬邑以南的樓煩，得知匈奴人的動向便做下了佈置：讓隆慮侯周灶駐守樓煩，自己親自率軍駐守馬邑，秦牧、酈寄二人分別領兵。
其中秦牧潛入涔山，戒備善無一帶的樓煩部，酈寄則在欒布的陪同下，率兵從洪濤山潛行至武州塞，將匈奴先鋒的退路堵死。
秋九月，折蘭、白羊兩部強攻馬邑，柴武所部羽林軍材官校尉舒駿把守馬邑北牆，材官校尉誓死抵抗，讓匈奴人連馬邑被城牆都沒有登上。
也正是這一戰的武勳，讓材官校尉有了足夠的威名，後來從羽林軍分離了出來，成為了孝康陵衛；三十九年後太宗皇帝駕崩，太子登基之後，孝康陵衛幫助世宗皇帝肅清了殘餘的周亞夫逆當。
沒能攻下馬邑的匈奴先鋒北退到武州塞，發現武州塞已經被酈寄、欒布所率領的軍士佔領，關牆兩側被遂營校尉佈下了無數機關。
與此同時，潛藏於涔山的秦牧所部也趕到了善無附近，重挫樓煩部，徹底堵死了匈奴先鋒的退路。
無奈之下，匈奴先鋒殘部退入了洪濤山，在秋九月末跨過山脊，來到了平城一帶，卻被早就等候於此的飛狐軍攔住去路。
原來早在率軍北上之時，柴武就行使自己大將軍的職責，讓飛狐都尉令勉率軍北上，來到了平城附近。
在經歷一個月的苦戰之後，面對養精蓄銳的飛狐軍，匈奴先鋒終於放棄了抵抗，樓煩王投降漢室，後來被太宗皇帝封為歸義侯，白羊王兵敗被俘，折蘭王逃亡途中，被羽林校尉司馬全旭生擒。
太宗皇帝正武二年朔望日，柴武、周灶、酈寄、秦牧、欒布、令勉等將領在平城設臺祭祀，飛狐都尉以胡酋首級兩萬七千八百四十一級做成京觀，以慰白登之圍陣亡的漢軍英烈之靈。
這也是飛狐軍自令勉之後，以敵酋首級鑄造京觀的傳統正式開始。
正武二年冬十月，太宗皇帝下令封賞馬邑戰役有功將士。
——衛尉秦牧被封為軹侯，加上將軍的職務；
——材官校尉舒駿被封為丹陽侯，升任為衛尉丞；
——郎中令欒布被封為俞侯；
——生擒匈奴折蘭王的羽林都尉司馬全旭被封為忠武侯，升任射聲校尉；
——材官校尉司馬何廣粟獲封為章武候，升任材官校尉；
——曲周侯酈寄溢封食邑二千戶，加衛將軍銜；
——飛狐都尉令勉獲封彭侯。