緊張準備了一年多的漠北遠征，終於在元狩四年的清明，徐徐拉開了大幕。
之所以仍然選在春季用兵，首先是因為草原上的馬匹越冬後正是最為瘠弱之時，而漢軍的戰馬有粟米可喂，並不是完全依賴牧草；再者春季正是羊群的接羔季節，也是遊牧民族最忙碌、機動能力最差的一個季節，這兩個原因都跟前年的河西第一戰是一樣的。而第三個原因則是新的，那就是此時的匈奴人都位於地勢低窪處的冬牧場，便於漢軍武剛車的大規模應用。
這次戰役的目標，正是漠北草原的單於本部。單於的本部腹地，位於娑陵水，也就是今的色楞格河的中上遊，東西寬約一千五百裏，西起燕然山脈，也就是今的杭愛山脈，東至今日的肯特山脈。為了讀者查看地圖方便，如果不是太影響行文，下文中盡量使用今的名稱。
杭愛山脈與肯特山脈，是庇護匈奴單於腹地的兩大支柱，單於伊稚斜在漠北的兩座王庭，就分別位於這兩座山的山麓，具體來，就是色楞格河的兩條支流的河穀：西邊的位於鄂爾渾河穀，即今日的哈拉和林附近，東邊的位於圖拉河、也就是當時所稱的餘吾水的河穀，即今日的烏蘭巴托附近。
這次漢軍遠征的計劃非常宏大，打算從東西兩路同時出擊，分別渡過大戈壁後，西路從杭愛山往東打，東路從肯特山往西打，鉗形合擊、共同掃蕩，爭取最後的勝利會師。不用，這兩路大軍的統帥，分別是衛青與霍去病，計劃由霍去病走西路，衛青走東路。
為什麼安排霍去病走西路呢？很明顯，是想以他為主對決單於。因為這個季節，單於伊稚斜應該是在西邊的王庭的，——每年五月份匈奴都會在此地有一個重要的祭儀式（注，見《史記匈奴傳》），在儀式即將舉辦之前，單於應該是不會離開的。而衛青走東線的意圖，首先是完成戰略上的圍合，其次是要阻擋東麵的左賢王部來助戰，因為左賢王的主要地盤，正是在肯特山以東的克魯倫河、也就是當時所稱的弓盧水的流域。
東西兩路大軍都是五萬騎兵，總計十萬，戰馬和隨馬則一共是十四萬匹，但這還沒有算上沿途運輸輜重的馱馬，這幾年全國上下養馬，總共達六十萬匹，這次除了母馬和馬之外，適齡的公馬和騸馬基本是全部用上了。此外，漢廷還調集了步兵及轉運夫十幾萬人，在漫長的行軍路線上保證輜重供應。
這一戰準備了這麼久，各種調動又是如此之大，匈奴方麵當然不可能不知道。大單於伊稚斜得知漢軍分成東西兩路，即將對自己發動鉗形夾擊的時候，也不得不仰感歎，正所謂道好還，以前都是匈奴人到漢朝的地盤上燒殺擄掠，而這次是漢軍主力要打到匈奴人的老窩裏來了！當然他也深知，漢軍如果真的到了漠北，意味著匈奴人也是無處可退，必須抱定決一死戰的決心。
伊稚斜並不是一隻任人宰割的羔羊，大家隻要想想，七年前他能在兄長死後篡位自立，而後又成功地收服了各方麵的勢力，這個人的狠毒與智謀，當然是不在話下。今日，麵對著漢軍的兩路大軍夾擊，他也有著自己的籌謀。什麼籌謀呢？反向夾擊！
也許伊稚斜不曾聽過“田忌賽馬”的故事，也不曾聽過“半渡而擊”的故事，但是他的反向夾擊計劃，卻明顯帶著這兩種色彩。也許，這是曾在漢地生活的趙信給他帶來的啟發吧！總之，在伊稚斜看來，現在也唯有這種打法，才有製勝的可能。
具體來，伊稚斜的反向夾擊計劃，就是他自己先打擊衛青所部，而且是堵在最南邊打，趁著他們剛剛涉過大戈壁，最為人疲馬乏的時刻，一戰將其殲滅。與此同時，放霍去病深入腹地，打完衛青之後，自己再轉過頭來，與左賢王部夾擊霍去病，讓他有來無回！
可是，伊稚斜這個計劃的問題很明顯啊！霍去病明明在西邊，衛青明明在東邊，而左賢王在最東邊，你伊稚斜怎麼可能這麼打？除非你是先堵著霍去病打，之後再跟左賢王夾擊衛青，那還差不多！