元狩四年（公元前119年）春，汉武帝命卫青、霍去病（时年21岁）各率骑兵5万，"步兵转折踵军数十万"分别出定襄和代郡，深入漠北，寻歼匈奴主力。经此一战，匈奴单于逃到漠北，此后，"匈奴远遁，而漠南无王庭"。霍去病和卫青发起对匈奴的连续性进攻性，彻底改变了在对匈奴战争中的守势状态，长久地保障了西汉北方边疆的安全。
元狩四年（公元前119年），汉武帝加封霍去病为大司马。元狩六年（公元前117年）霍去病去逝，年仅24岁。葬于茂陵，谥封"景桓侯"。取义"并武与广地"，彰显其克敌服远，英勇作战，扩充疆土之意。汉武帝对霍去病的死非常悲伤，调来铁甲军，列成阵沿长安一直排到茂陵东的墓地（陕西省兴平市东北约15公里处）。汉武帝为纪念他的战功，在茂陵东北为其修建大型墓冢，状如祁连山。封土上堆放着巨石，墓前置石人、石兽等彰显他力克匈奴的奇功，最为著名的石雕为"马踏匈奴"，更好地彰显了霍去病一生的功绩。
