正在这时，南匈奴请求汉朝出兵讨伐北匈奴，窦太后也动了恻隐之心，于是任命窦宪为车骑将军，联合南匈奴攻打北匈奴。
窦宪的军事才能在北伐匈奴时得到充分的展现。他集合三路大军在涿邪山会合，命令副校尉阎盘、司马耿夔、耿谭率领精兵10000多人，与北单于在稽洛山交战，最后大败敌军，匈奴单于逃走。窦宪带领士兵乘胜追击北匈奴的残余部队，一直追到私渠北海，一共斩杀1万多匈奴人，俘获100多万头牲口，另外收纳了前来投降的匈奴人20多万。
就这样，窦宪一直打到塞外3000多里的地方，最后登上燕然山，命令班固在石头上刻上自己的功劳才班师回朝。
四、平灭匈奴
因为北匈奴单于逃走，窦宪派部将北追，企图招降他。后来汉军在北海西北的西海，终于追上了北单于，劝他仿效当年南匈奴呼韩邪单于归附汉朝的先例，保全国家。北单于欣然同意，率部来到了洛阳，并派弟弟右温禺王随朝廷使者到洛阳朝廷进贡，并留在那里服侍汉和帝。但是北单于没有亲自到朝廷，窦宪认为他缺乏诚意，便打发右温禺王回去，准备再次出征攻打北匈奴。
