元狩四年春，漢武帝以十四萬匹戰馬及五十萬步卒作為後勤補給兵團，授與衛青與霍去病各率領五萬騎兵，步兵和運輸物資的軍隊十萬餘，兵分兩路，跨漠長征出擊匈奴。
漢軍原計劃由霍去病先選精兵攻擊單于主力，衛青打擊左賢王。
後從俘獲的匈奴兵口中得知伊稚斜單于在東方，兩軍對調出塞線路，霍去病東出代郡，衛青西出定襄。
而衛青大軍出塞一千多里，卻與匈奴單于主力遭遇。
衛青命前將軍李廣和右將軍趙食其兩軍合併，從右翼進行包抄。
自率左將軍公孫賀、後將軍曹襄從正面對抗單于主力。
衛青下令讓武剛車排成環形營壘，又命五千騎兵縱馬賓士，抵擋匈奴。
匈奴也有大約一萬騎兵賓士而來。
恰巧太陽將落，颳起大風，沙石打在人們的臉上，兩軍都無法看見對方，漢軍又命左右兩翼急馳向前，包抄單于。
單于看到漢朝軍隊很多，而且戰士和戰馬還很強大，若是交戰，對匈奴不利。
因此，在傍晚時單于就乘著六頭騾子拉的車子，同大約幾百名壯健的騎兵，徑直衝開漢軍包圍圈，向西北賓士而去。
這時，天已黃昏，漢朝軍隊和匈奴人相互扭打，殺傷人數大致相同。
漢軍左校尉捕到匈奴俘虜，說單于在天未黑時已離去，於是漢軍派出輕騎兵連夜追擊，大將軍的軍隊也跟隨其後。
匈奴的兵士四散奔逃。直到天快亮時，漢軍已行走二百餘里，未追到單于，俘獲和斬殺敵兵一萬九千餘人，到達了窴顏山的趙信城，獲得匈奴積存的糧食以供軍隊食用。
漢軍留住一日而回，把城中剩餘的糧食全部燒掉才歸來。大軍回營時才遇到迷路失期未來支援的李廣、趙食其部。
漠北之戰擊潰了匈奴在漠南的主力，逐漸向西北遷徙，十幾年內再無南下之力。
而漢軍損失也很大，出征的十四萬馬匹僅三萬餘匹返回。
漢軍士兵、馬匹損失十幾萬，兵器甲仗等物水陸運輸的費用還都不計算在內，於是傾盡庫藏錢和賦稅收入仍不足以供給戰士的費用。漢武帝設定武功爵，以籌集軍費。
漢武帝為表彰衛青、霍去病的戰功，分別加封二人為大司馬大將軍、大司馬驃騎將軍，共同管理日常的軍政事務，以代太尉之職。
漢武帝給了衛青一個機會，而衛青也讓他知道了，衛青的軍事才能。
可以說，漢武帝時的大漢能有這般強大，與衛青是脫不了干係的。
正是衛青的驍勇善戰，才能大漢軍隊戰無不勝，功無不破。
軍隊強大了，社會才能安定下來。
社會安定了，國家的發展更加繁榮穩定。
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