公元前124年（元朔五年）春，汉武帝命卫青领三万骑兵出高阙，俘虏右贤王的小王十余人，男女1.5万余人，牲畜达千几百万头。元朔六年（公元前123年）春、夏，卫青为大将军两次领十万骑兵扫荡漠南伊稚斜单于大本营。歼敌过万。元狩四年（公元前119 年）春，汉武帝以十四万匹战马及五十万步卒作为后勤补给兵团，授与卫青与霍去病各率领五万骑兵，兵分两路，跨漠长征出击匈奴。卫青大军出塞一千多里，与以逸待劳的匈奴单于主力遭遇。
面对以弱对强、少对多的逆境，卫青命部队用武刚车（铁甲兵车）迅速环结成阵，而后派5000骑兵配合军阵向敌阵冲锋。激战到黄昏时，刮起暴风，尘土滚滚，沙砾扑面，两方军队互相不能见。卫青抓住战机，派出两支生力军，从左右两翼迂回到单于背后，包围了单于的大营。伊稚斜单于见势不妙，乘六匹骡马与数百随从突围逃跑，群龙无首的匈奴军也随之溃散逃命。卫青大军乘夜挺进。天亮时，汉军掩杀阵斩万余人，追袭二百余里，一直前进到真颜山赵信城（今蒙古乌兰巴托市西）。
漠北之战被列入'中国历史十大战役'，也是卫青以弱胜强，正奇兼善的代表之作元封五年，长平侯卫青逝世，起冢如庐山，葬茂陵东北。谥号为'烈'。
