于是，一场大决战成为双方都在谋划中的事情。匈奴方面的战略基础是基于汉军不能在大漠持久作战的判断，而汉朝方面则认为汉军经过以往多次实战的锻炼，已经积累了大量的作战经验。
汉武帝与诸将商议，决定利用赵信的错误判断，制定一个集中兵力，深入漠北，寻歼匈奴主力的作战方针。元狩四年（公元前119年），汉武帝调集卫青和骠骑将军霍去病各自率领五万骑兵，兵分东西两路向漠北进发，寻找歼灭匈奴的时机。同时组织步兵数十万，以及数以万计的马匹来保障作战的成功。
得知汉军出击的消息后，匈奴单于转移辎重，将大军布置在漠北边缘，等待汉军到来，试图以逸待劳击败汉军。卫青率领前将军李广、校尉公孙敖、右将军赵食其、后将军曹襄等出塞后，获悉匈奴单于已经远去，因此决定分兵合围。
