匈奴奴隶主统治集团对其右部的惨败已无可奈何，对日益面临汉王朝更大打击的局面也一筹莫展。

  这时，以前在汉匈漠南战役中投降匈奴的翁侯赵信，已娶伊稚斜单于姐姐为妻，深受单于器重，被匈奴当成仅次于单于的显赫人物。

  他向单于建议说，我大军退居大漠以北，以引诱汉军来攻，待汉军疲惫不堪之时，再行攻击，必然置汉军于死地，此建议很受单于的重视。

  元狩四年（前119年），武帝下诏实行币制改革  ，又令“初算缗钱”  ，实行盐铁专卖，以筹集战争所需要的大量物力和财力。

  同时，与诸将商议对匈奴的作战方针。他认为：“赵信为单于画计，常以为汉兵不能度幕轻留，今大发卒，其势必得所欲。”

  决计利用赵信的错误判断，出其不意，攻其不备，从而确定了一个集中兵力、深入漠北、寻歼匈奴主力的作战方针。

  汉武帝调集14万骑兵，随军战马14万匹，步兵及转运夫10万人，由卫青和霍去病统帅，分东西两路向漠北进发，这是规模最大的一次远征。

  单于闻讯，转移辎重，部署精兵于大漠北缘，迎击汉军。

  汉武帝原拟以霍去病部由定襄北进，闻单于东去，乃改令其出代，命卫青部出定襄。

  卫青率前将军李广、校尉公孙敖、右将军赵食其、后将军曹襄等出塞后，得知单于并未东去，遂自领精兵疾进，令李广、赵食其从东路迂回策应。

  卫青行千余里，穿过大漠，与早已布阵的单于本部接战，卫青先以武刚车环绕为营，稳住阵脚，随即遣5000骑出战。

  至日暮，大风骤起，沙石扑面，卫青乘势指挥骑兵从两翼包围单于。

  单于见汉朝军队很多，兵强马壮，自料难以取胜，率精骑数百，突围向西北逃走，匈奴军溃散。

  卫青急派轻骑追击，自率主力跟进。

  直至寘颜山赵信城，歼敌一万九千人，烧其积粟还师。

  李广、赵食其因迷失道路，未能与卫青会师漠北。

  霍去病率校尉李敢等出塞后，同右北平郡太守路博德部会师，在深入漠北寻找匈奴主力的过程中，霍去病携带少量的辎重粮草，跨过大漠，过河活捉单于大臣章渠，诛杀北车耆王，又转攻左大将双，缴获敌人的军旗战鼓。

  又越过难侯山，渡过弓卢水，抓获屯头王、韩王等三人，将军、相国、当户、都尉等八十三人。

  此次远征，霍去病所率部队以一万的损失数量，前后一共斩获胡虏人。

  至此，匈奴左、右贤王两只臂膀被彻底斩断，只剩下匈奴单于悬孤漠北。

  霍去病封狼居胥山，禅于姑衍，登临翰海而还。

  经此一战，匈奴远遁，漠南无王庭。

  漠北之战，汉军作战指导明确，准备充分，以骑兵实施突击，步兵担任保障，分路进击，果敢深入，是在沙漠草原地区进行的一次成功作战，在中国战争史上具有重要地位。