在汉朝征服了河南地和河西走廊，建立起外围防御圈之后，武帝召集群臣商讨下一步进攻策略。由于匈奴认为汉军不能深入漠北，武帝和诸将决定史无前例地深入戈壁以北决战。公元前119年，武帝命大将军卫青、骠骑将军霍去病各率5万骑兵及私从马4万匹，步兵和后勤运输者数十万人北伐。霍去病出代郡，卫青出定襄，分兵两路夹击单于。匈奴军把锱重撤往戈壁以北，留精壮人马与汉军决战。卫青出塞千余里，遇到单于主力后，组织武刚车围成圆阵，以五千骑兵冲向匈奴军， 匈奴则以上万骑兵迎战，战至天黑大风骤起，沙砾击面，汉军趁机从左、右翼绕击匈奴。匈奴单于见汉兵众多，武器精良，知道不能取胜，于是带着数百精兵向西北逃去。汉军知单于已逃走，遂派轻骑追杀200余里，但最终没有追上单于。
西域的吐火罗城邦居民
3.第三阶段：汉匈在西域的争夺
