公元前126年，匈奴再次大规模进犯，卫青率兵三万同部下迎击。匈奴右贤王正面对上卫青的主力军队，认为汉军不敢轻易攻打，放松警惕，寻欢作乐。不料汉军突袭，包围营帐，右贤王和亲信突围，仓皇逃离。汉军俘获1.5万人，牲畜千百万头。武帝大喜封卫青为大将军，所有军队交由他指挥，还恩及家人卫青三子得到封赏。
公元前123年，歼灭匈奴军过万，次月整修出塞，再次斩杀过万的匈奴军。公元前119年，卫青与霍去病各率军五万，越过沙漠远征匈奴。原由霍去病领精兵对抗匈奴主力，卫青攻打左贤王，后来得知单于在东方，两军对调路线，霍去病东出，卫青西向。也许是匈奴人故意给错信息，卫青西行不久在路上却碰到了单于主力，卫青立刻做出决断，让李广和赵食从右翼包抄，自己将武钢车排成环形正面抗敌。恰巧那日狂风大作，飞沙走石，谁也看不清谁，卫青下令速战速决。单于见汉军阵势庞大，趁夜色逃走。卫青俘获斩杀匈奴一万九千余人，还将夺取匈奴的粮食用以自用。漠北之战使匈奴不断向北迁徙，漠南一代鲜有匈奴之际，但西汉连年战争已是入不敷出。
