河南、漠南之战。武帝元朔二年（前127年），匈奴骑兵进犯上谷（今河北怀来东南）、渔阳（今北京密云西南）等地。

汉武帝避实就虚，实施反击，派遣年青将领卫青率大军进攻为匈奴所盘踞的河南地。卫青引兵北上，出云中，沿黄河西进，对占据河套及其以南地区的匈奴楼烦王、白羊王所部进行突袭，全部收复了河南地。汉武帝采纳主父偃的建议，在河南地设置朔方、五原两郡，并筑朔方城，移内地民众十多万在朔方屯田戍边。汉军收复河南地，具有重要的战略意义：

抽掉了匈奴进犯中原的跳板，解除了其对长安的威胁，并为汉军建立了一个战略进攻的基地。

匈奴贵族不甘心失去河南这一战略要地，数次出兵袭扰朔方，企图夺回河南地区。汉武帝于是决定反击，发起了漠南之战，时在元朔五年（前124年）春。当时卫青任车骑将军，率军出朔方，进入漠南，反击匈奴右贤王；李息等人出兵右北平（今内蒙古宁城西南），牵制单于、左贤王，策应卫青主力军的行动。卫青出塞二三百公里，长途奔袭，突袭右贤王的王廷，打得其措手不及，狼狈北逃。汉军俘敌1万多人，凯旋归师。这一仗的胜利，进一步巩固了朔方要地，彻底消除了匈奴对京师长安的直接威胁，并将匈奴左右两部切断，以便分而制之。

次年二月和四月，新任大将军的卫青两度率骑兵出定襄（今内蒙古和林格尔西北），前后歼灭匈奴军队一万多人，扩大了对匈奴作战的战果，迫使匈奴主力退却漠北一带，远离汉境。这就为汉武帝下一步实施河西之役并取胜提供了必要条件。

河西之战。河西即现在甘肃的武威、张掖、酒泉等地，因位于黄河以西，自古称为河西，又称河西走廊。它为内地至西域的通路，具有重要的战略地位，这时它仍在匈奴的控制之下，对汉朝的侧翼构成威胁。汉廷为了打通通西域的道路和巩固西部地区，遂决定展开河西之役，为此，组织强大的骑兵部队，委派青年将领霍去病出征河西匈奴军。

元狩二年（前121年）三月，霍去病率精骑万人出陇西，越乌鞘岭，进击河西走廊的匈奴。他采取突然袭击的战法，长驱直入，在短短的6天内连破匈奴五王国。接着翻越焉支山（今甘肃山丹大黄山）千余里，与匈奴军鏖战于皋兰山下，连战皆捷，歼敌近9000人，斩杀匈奴名王数人，俘虏浑邪王子及相国、都尉多人，凯旋而还。

同年夏天，汉武帝为了彻底聚歼河西匈奴军，再次命令霍去病统军出击。为了防止东北方向的匈奴左贤王部乘机进攻，他又让张骞、李广等人率偏师出右北平，攻打左贤王，以策应霍去病主力的行动。

这一次，霍去病率精骑数万出北地郡，绕道河西走廊之北，迂回纵深达1000多公里，远出敌后，由西北向东南出击，以秋风扫落叶之势，大破匈奴各部，在祁连山与合黎山之间的黑河（今弱水上游）流域与河西匈奴主力展开决战，杀敌3万余人，取得决定性胜利。是役，霍去病共俘获匈奴名王5人及王母、王子、相国、将军等百余人，收降匈奴浑邪王部众4万，全部占领河西走廊地区。汉廷在那里设置武威、酒泉、张掖、敦煌四郡，移民实边戍守生产。