公元前119年，漢武帝集中10萬騎兵，由大將軍衛青和驃騎將軍霍去病率領，分東西兩路，準備徹底擊潰匈奴。衛青率西路軍，從定襄橫越沙漠，北進千餘里，正遇單于軍隊，激戰一天一夜，只有單于等少數人乘亂逃脫，其主力1.9萬餘人被全殲於杭愛山下。

霍去病率東路軍，飛速北上，深入沙漠2000餘里，所向披靡，在狼胥居山(今烏蘭巴托以東)大敗匈奴左部，雖未找到單于，卻殺、俘匈奴7萬多人，活捉匈奴數王及貴族軍官80餘人，匈奴左部幾乎全軍覆滅。

這次打擊，使匈奴一蹶不振，再也無力抵抗漢軍，只好渡沙漠而逃，形成了“匈奴遠遁，漠南無王庭”的局面。

漠南河西戰役的勝利，匈奴再次失去了河西 、焉支 山 、祁連山等水草豐美的牧場，退居寒冷貧瘠無水草的漠北地區。“益北絕漠，以誘疲漢兵，繳極而取之，無近塞，單于從其計。”比較匈漢雙方的實力，這個選擇確實是正確的。但是一個很現實的問題擺在匈奴面前，那就是生存問題。貧瘠的漠北沒有糧食供給，在原本匈漢“和親”的背景下，漢帝國和親納貢，開放邊市。但這些都隨著凜冽的北風，飄散消失在寒冷的漠北。

此時匈漢角色轉換，匈奴好辭甘言請求雙方可以和解。而當時的漢武帝並沒有理會，因為漢帝國在匈漢戰爭中已經取得主動權。當時的漢武帝正在細心經營河西走廊，通過這條走廊，漢帝國與烏孫國“和親”達成結盟關系。“是 時 , 漢東拔穢貉 、 北韓以為郡 , 而 西 置 酒 泉郡 以 隔胡與羌通之路 。 又西通月氏 、大夏 , 以翁主妻烏孫王 , 以 分匈奴西方之援國 。 又北益廣田至眩雷為塞 ，而 匈 奴終不敢以為言”面對冷淡的回應，匈奴並沒有放棄。但是人是要依託物資資源生存的，公元前120年匈奴入塞劫掠。“匈奴入右北平 、定襄 , 各數萬騎 , 殺略千餘人而去 ，”這成了漠北戰役的導火線。公元前119年，漠北戰役爆發。

這次戰爭無論從人數，物力投入中看，都可以看出這是匈漢戰爭的高潮。前面的戰爭就是這場戰役的鋪墊，河南戰役阻隔了匈奴和羌人的聯繫；漠南戰爭漢帝國獲得河西走廊，那裡有水草豐美的牧場可養育優良的戰馬，同時溝通烏孫國，形成結盟共斷匈奴“右臂。”

“翁侯趙信為單于計 , 居幕北 , 以為漢 兵不能至。”在經歷了漠南河西戰役的失敗後，右賢王仍舊輕視漢兵的意志力。

這次戰役主力兵分兩路，衛青統帥東路，霍去病統帥西路。東路對應右賢王，西路對應伊稚斜(chá)單于。但是就在出戰前，抓獲幾個前來偵查的匈奴騎兵，從匈奴騎兵口中得到伊稚斜(chá)單于在東方的情報，于是霍去病和衛青交換進攻方向。因為漢兵主力由霍去病統領，有著更重要的使命。到了交戰的時候，才發現從匈奴騎兵口中獲得的是假情報。

衛青遇到伊稚斜單于主力軍，但是戰況表現的並沒有很困難。漠北作戰，風沙常見。衛青與伊稚斜單于戰時便風沙驟起，視線模糊。衛青大軍乘機繞向伊稚斜單于大軍的左右方，兩方夾擊，大潰敵軍“會日且入 ,大風起 , 沙礫擊面 , 兩軍不相見 。 漢益縱左右翼 , 繞單于 。單于視漢兵多 , 而士 馬尚強 , 戰而匈奴不利 。 薄莫 , 單于遂乘六騾 、 壯騎可數百 , 直冒漢圍 , 西北馳去。”伊稚斜單于認為久戰不利，消失在風沙中。

霍去病這一方就更為輕鬆，帶領精銳大軍北上挺進匈奴腹地兩千餘里，一路殲敵七萬餘眾，直到狼居胥山，並在山上祭天，史稱“封狼居胥。”“ 約輕資 、 絕大幕 , 涉獲章渠 , 以誅比車省 , 轉擊左大將 , 斬獲旗 鼓 , 歷涉離侯 , 濟弓間 , 獲屯頭王 、 韓王等 三人 , 將軍 、相 國 、當戶 、都尉八十三 人 , 封狼居 胃 山 , 禪於姑衍 , 登臨翰海 。”

此後，匈奴無力反擊。“是後匈奴遠遁，而漠南無王庭。”