公元前119年，馬略當選為羅馬平民保民官，初出茅廬就表現出無所畏懼和鐵麵無情，被認為是反對元老院貴族的鬥士。次年，米奇普撒病死，其繼子朱古達殺死米奇普撒之幼子希延普撒爾，逐其長子阿多兒巴爾；不久，朱古達戰爭爆發。
經過河南、河西戰役之後，匈奴不但兵力損失慘重，而且失去了在漠南的兩大戰略要地——河南和河西地區，這對匈奴的軍事戰略及經濟都造成了巨大的影響。之後，匈奴主力被迫轉移到自然條件比較惡劣的漠北地區，漢匈之間的實力對比發生了根本性的變化。
雖然匈奴主力已經移居漠北地區，但是匈奴並沒有停止對漢朝邊境地區的侵擾。公元前120年秋，匈奴又派騎兵數萬人進攻右北平、定襄，殺掠吏民數千人而回。為了徹底消滅匈奴主力，以消除其對漢朝邊境的威脅，給邊境人民—個安定的生活環境，公元前119年春，漢武帝決定利用匈奴認為漢軍無力越過大漠作戰的錯誤認識，深入漠北與匈奴進行一次大的決戰。
為了保證漠北之戰的順利進行，漢武帝從全國征發大批軍用物資，調集了十萬精銳的騎兵部隊與匈奴直接作戰，數十萬步兵用於運輸，又從民間征集了十四萬匹馬以隨軍備用。
漢軍原計劃全部由定襄出發，由霍去病率領全軍直赴大漠尋找匈奴伊稚斜單於的主力部隊決戰。大軍臨行之前，從匈奴俘虜口中得知單於已經東去，於是就改變原計劃，令衛青、霍去病各統騎兵五萬，分別從定襄、代郡兩個方向北進。
伊稚斜單於聽到漢軍北進的消息後，又接受了趙信的建議，把全部家屬輜重人畜轉移到更遠的北方，僅留下精兵在漠北等待與漢軍決戰。
衛青率前將軍李廣、左將軍公孫敖、右將軍趙食其、後將軍曹襄共五萬騎兵從定襄出發，迎擊匈奴單於主力。衛青率軍出定襄後不久，就從匈奴俘虜口中得知了伊稚斜單於的確切駐地。衛青遂將李廣、趙食其兩部合並，令他們由東路前進，在匈奴側翼掩護主力部隊，而自己則與公孫敖等率主力與匈奴單於正麵作戰。
衛青率主力向北奔向匈奴單於的主力，北進一千多裏後，突然發現伊稚斜單於的主力部隊正在前方嚴陣以待。衛青於是下令用武剛車（一種四周及車頂用皮革作防護的兵車）環繞為營，以防匈奴軍的襲擊；又派出五千騎兵出擊匈奴。伊稚斜單於也以萬名騎兵應戰，兩軍激戰起來，一直到天近黃昏。這時，突然刮起了狂風，兩軍都不能看清對方。衛青趁機派出部隊從左右兩翼將匈奴軍隊圍了起來。伊稚斜單於見漢軍數量較多，且兵強馬壯，感覺不能取勝，不敢再拖延下去，於是率領數百名強壯騎兵從西北方向突圍而去。兩軍激戰到深夜，衛青才得知伊稚斜單於已經逃走。於是即刻命令輕騎連夜追擊，衛青率大軍主力隨後而行，被圍困的匈奴兵趁機四處逃散。至天明，漢軍已經追出二百餘裏，但沒有抓到伊稚斜單於。此戰漢軍共殲滅俘獲匈奴一萬九千多人。
東路五萬漢軍在驃騎將軍霍去病的率領下，從代郡出發迎擊匈奴左賢王，而右北平太守路博德從右北平出發配合主力部隊行動。霍去病率軍出代郡後，命令全軍輕裝前進。北進兩千多裏後，在大漠上與匈奴左賢王的軍隊遭遇。經過數次激戰之後，殲滅俘獲匈奴軍七萬多人，俘獲伊稚斜單於近臣張渠，匈奴屯頭王、韓王等三人，相國、將軍等八十三人，斬殺匈奴北車耆（匈奴王號）。左賢王及其將領棄軍逃走，漢軍追至瀚海而還。
漠北大決戰是漢匈爭戰中最大的、最具決定性意義的一次戰役。漢武帝為殲滅匈奴主力，使用了全國精銳的騎兵，並調集數十萬步兵參加作戰，其戰役規模之大前所未有，顯示了漢武帝徹底擊敗匈奴和永絕邊患的巨大決心。
漢匈漠北大決戰，漢軍取得了決定性的勝利，迫使匈奴繼續向北遠逃，造成了漠南無匈奴王庭的局麵。此後，相當長的一段時間內，匈奴再無力向中原發動大規模的入侵，漢匈之間戰爭的重心也由中原轉向了西域。