当时窦宪率领的部队包括：汉军骑兵4千，南匈奴骑兵共3万，其它羌胡骑兵8千，总兵力4万多骑兵。
就是这支混编部队，从汉朝边境出击，兵分三路，夹击北匈奴。
北匈奴单于亲率主力骑兵逆战，在稽落山与汉军骑兵遭遇，两军大战，汉军获胜，北匈奴主力骑兵战败。汉军斩杀匈奴主力一万三千多人，俘虏归顺者二十余万人，降服八十多个匈奴部落。
窦宪挥师北进，乘胜追击，直捣匈奴龙城，北匈奴土崩瓦解。
最终，窦宪登临匈奴圣山燕然山，并在山上刻石碑纪念功勋，这就是著名的"燕然勒功"，又称"燕然勒石"，《后汉书》记载："宪、秉遂登燕然山，去塞三千余里，刻石勒功，纪汉威德。"
