汉武帝元狩四年（前119），汉军骑兵两路深入大漠（今蒙古高原大沙漠）以北，击败匈奴主力的远程奔袭战。
河南漠南之战后，匈奴伊稚斜单于听从汉朝降将赵信之言，率众远徙于大漠以北，欲诱汉军来攻，待其疲敝而胜之。四年夏，武帝召集诸将会商，决定兴师远征，寻歼匈奴主力。汉军集中骑兵10万，分两路出击。另有私负从马4万匹随军，以步兵数十万人转运辎重，保障作战物资。武帝本欲遣骠骑将军霍去病出定襄（今内蒙古和林格尔西北）攻单于本部，闻单于东去，乃改命霍去病出代郡（治代县，今河北蔚县东北），大将军卫青出定襄，各率5万骑（包括一部分匈奴降者）。
卫青率前将军李广、左将军公孙贺、右将军赵食其、后将军曹襄四部兵出塞，捕俘知单于并未东去，乃自领精兵前进，令李广与赵食其两部为偏师，由东道迂回策应。卫青主力行千余里，越过大漠，见单于结阵以待，乃令随军武刚车环绕为营，然后遣5000骑冲击匈奴之阵。单于亦遣万骑出，与汉军展开激战。时已日暮，大风骤起，沙砾扑面，卫青趁战场昏暗、混乱之际指挥两翼骑兵包围单于。单于见汉军众多，人强马壮，乃率轻骑数百，突围向西北而去。匈奴兵无人指挥而溃散。卫青急派轻骑追击，自率主力跟进，直至窴颜山（今蒙古杭爱山南面的一支）赵信城，烧匈奴积粟而还。前后歼匈奴l.9万人。李广、赵食其二将迷失道路，未能与卫青会合。
霍去病麾下无裨将，以校尉李敢（李广之子）等为大校，率部从代郡出发，途中会合右北平太守路博德、渔阳太守解等部，穿过大漠，与匈奴左贤王部遭遇。汉军力战，夺匈奴指挥旗鼓。霍去病领兵穷追大败溃逃的匈奴兵，直至狼居胥山（约在今内蒙古克什克腾旗西北至阿巴嘎旗一带。一说今蒙古乌兰巴托附近）、瀚海（今内蒙古高原东北呼伦湖与贝尔湖。一说今俄罗斯贝加尔湖）而还。计深入2000余里，斩获7万余人。武帝厚赏霍去病及其部属，以卫青战功平平，不益封。