先來看看西線衛青兵團的進展。
大漢帝國以傾國之兵北征，匈奴伊稚斜單於為避鋒芒，主動後撤到大漠以北。衛青兵團從定襄出發，一路暢通無阻，長驅直進一千餘裏，挺進到漠北。
以逸待勞的伊稚斜單於見衛青兵團前來，率先發起進攻，一時間萬箭齊發，箭如雨下。衛青有備而來，以武剛車列陣防禦。據史料記載，武剛車是一種“有巾有蓋”的戰車，就是有車皮，有車蓋。武剛車並攏構成一條環形防線，士兵們躲在車後，毫發無損。眼看弓箭的打擊失效，匈奴單於采取騎兵強攻。一萬名慓悍的匈奴騎兵，向漢軍陣地發起衝擊。衛青一麵下令弓弩手以箭矢還擊，一麵派出五千騎兵上前迎戰。
雙方在沙漠邊緣展開大戰，戰至日薄西山。忽然天色頓變，刮起強風，飛沙走石。衛青敏銳地抓住戰機，當機立斷，命令大軍傾巢而出，從左、右兩翼包抄匈奴軍隊。大血戰在飛沙走石的一片昏暗中進行，近身的肉搏戰，考驗著雙方統帥與戰士的意誌力。衛青意誌剛強如鐵，伊稚斜單於露出怯色，思想開小差了，他丟下士兵，駕著六匹騾子拉的騾車向西北方向逃跑了。
大家想想，單於都逃了，士兵們還有心戀戰嗎？一時間軍心大亂，匈奴戰士爭先恐後地逃竄。衛青抓住機會，擴大戰果，縱兵追擊。匈奴傷亡慘重，被殺與被俘的人數，超過一萬九千。
美中不足的是，衛青未能逮到伊稚斜單於。單於那六匹健騾，腳力十分好，衛青追了一晚上，行了二百裏，仍未能找到單於的身影。不僅衛青找不到，連匈奴人也找不著單於。直到十幾天後，蓬頭垢麵的伊稚斜單於才狼狽逃回兵營，帶著殘兵敗將，逃到更北的荒涼地帶，以避開衛青的鋒芒。
伊稚斜單於逃跑後，衛青轉而進攻匈奴囤糧基地趙信城，一舉搗毀之。城內囤積的軍糧能運走的都運走，帶不走的便放一把大火燒光。
衛青在西線戰場高奏凱歌，在東線作戰的霍去病，更是青出於藍而勝於藍。
霍去病打擊的目標，是盤踞在漠東的匈奴左賢王部。麵對來勢洶洶、裝備精良的漢軍，左賢王采取的策略與伊稚斜單於如出一轍，撤至大漠東北部，靜觀其變。
為了追上左賢王部，霍去病決定率騎兵先行出發，隻帶上少量的輜重，全速北進，將後勤補給車隊及步兵遠遠拋在身後。清一色的騎兵橫穿沙漠，終於捕捉到左賢王的主力。
一場惡戰在大漠的東北部展開。
霍去病正麵之敵，乃是左賢王的精銳部隊。一陣對射之後，漢軍騎兵率先發起攻擊，匈奴騎兵縱馬迎戰。漢軍騎兵及將領幾乎都是霍去病一手挑選出來的，路博德、趙破奴等將領後來均成為名將，此外還有李廣的兒子李敢，有乃父之風，作戰非常勇猛。此役打得十分激烈，雙方的將領都上陣搏殺，匈奴小王比車耆被漢軍斬殺，另一名小王章渠受傷被俘。在進攻匈奴左大將部的戰鬥中，李敢勇冠三軍，斬將奪旗，如入無人之境。
匈奴人無力再戰，開始向後撤退。
霍去病豈肯罷休，一路跟蹤追擊。部將路博德追擊至壽餘山，殲敵兩千餘人；霍去病則率主力深入漠北，翻越離侯山，抵達弓盧河。兩軍在弓盧河畔再度交鋒，漢將衛山擒獲屯頭王與韓王，匈奴一方被俘的將軍、相國、當戶、都尉合計八十三人，士兵不計其數。
左賢王率領殘部退至狼居胥山，霍去病一鼓作氣，攻下狼居胥山。他堆土為壇，搞了一個盛大的祭天儀式，向上天傳達勝利的消息。稍作休整之後，漢軍繼續西進，一路橫掃，直抵姑衍山。在霍去病的狂追狠打之下，左賢王如驚弓之鳥，哪敢戀戰，頭也不回逃命去了。漢軍攻克姑衍山，霍去病設壇祭祀大地。
東線戰事以漢軍全勝而告終，霍去病橫掃匈奴，斬獲七萬零四百四十三人。
漠北之戰，匈奴總計損失九萬人，遭到前所未有的慘敗，發出了“失我祁連山，使我六畜不蕃息；失我焉支山，使我婦女無顏色”的哀歎。經此重創，匈奴人被迫向更北的區域撤退，從此“漠南無王庭”，在之後很長一段時間裏，無力與中原對抗。漢軍方麵損失也極大，傷亡數萬人，出塞前共有十四萬匹戰馬，回到塞內時僅剩下三萬匹。至此，漢匈第一期的大規模會戰告一段落。
漠北戰役過程中，最令人扼腕歎息的一幕，當屬李廣之死。
李廣是抗匈名將，身經百戰，但歲月不饒人，他已經六十多歲了。大軍出發前，漢武帝曾下一份密詔給衛青，認為李廣年齡大，個性張揚，難以約束，不適合擔任前鋒的任務。衛青隻得改派李廣與趙食其擔當兵團右翼掩護的任務。不想李廣大怒，他自認寶刀不老，應該擔任主攻，衛青這樣做是瞧不起他。更糟的是，李廣被調往右翼後，在大漠行軍時迷失方向，錯過與衛青約定好的會師時間。
漠北之戰結束後，衛青派一名長史帶著一些幹糧與酒，前往李廣兵營慰問，並詢問迷途失期的情況。在漢代，迷途失期是非常嚴重的過失，按律當斬。不過這隻是表麵的規定，很少有將領因為迷途失期被殺，一般隻要繳納一些錢，就可以贖罪，但將被貶為庶人。
麵對長史的詢問，李廣默不作聲，沒有回答。他是個榮譽感很強的人，在大戰前突然被調離前鋒的位置，缺席漠北大戰，沒有完成他痛扁匈奴單於的心願。這已令他極其不滿，如今還被問責，老將軍這口氣怎麼咽得下去？
長史見李廣不作聲，催促說：“請將軍的幕府人員隨我到大將軍處對質吧。”長史話中暗藏玄機，分明暗示李廣，將迷途的過失推給部下。
李廣豈會聽不出弦外之音，但光明磊落的他怎麼可能把罪責推給別人呢？李廣想也不想，很堅決地說：“校尉們是無罪的，我身為將軍，軍隊迷失道路的罪責，理應由我承擔，我將親自前往大將軍處當庭對簿。”