草肥美，形势险要，汉武帝在此修筑朔方城（今内蒙古杭锦旗西北），设置朔方郡、五原郡，从内地迁徙十万人到那里定居，还修复了秦时蒙恬所筑的边塞和沿河的防御工事。这样，不但解除了匈奴骑兵对长安的直接威胁，也建立起了进一步反击匈奴的前方基地。卫青立有大功，被封为长平侯，食邑3800户。
匈奴贵族不甘心在河南地的失败，一心想把朔方重新夺回去，所以在几年内多次出兵，但都被汉军挡了回去。公元前
124年春，汉武帝命卫青率三万骑兵从高阙出发；苏建、李沮、公孙贺、李蔡都受卫青的节制，率兵从朔方出发；李息、张次公率兵由右北平出发。这次总兵力有十几万人。匈奴右贤王认为汉军离得很远，一时不可能来到，就放松了警惕。卫青率大军急行军六、七百里，趁著黑夜包围了右贤王的营帐。这时，右贤王正在帐中拥著美妾，畅饮美酒，已有八九分醉意了。忽听帐外杀声震天，火光遍野，右贤王惊慌失措，忙把美妾抱上马，带了几百壮骑，突出重围，向北逃去。汉军轻骑校尉郭成等领兵追赶数百里没有追上，却俘虏了右贤王的小王十余人，男女一万五千余人，牲畜有几百万头。汉军大获全胜，高奏凯歌，收兵回朝。
汉武帝接到战报，喜出望外，派特使捧著印信，到军中拜卫青为大将军，加封食邑8700户，所有将领归他指挥。卫青的三个儿子都还在繈褓之中，也被汉武帝封为列侯。卫青非常谦虚，坚决推辞说：“微臣有幸待罪军中，仰仗陛下的神灵，使得我军获得胜利，这全是将士们拚死奋战的功劳。陛下已加封了我的食邑，我的儿子年纪尚幼，毫无功劳，陛下却分割土地，封他们为侯。这样是不能鼓励将士奋力作战的。他们三人怎敢接受封赏。”汉武帝随後又封赏了随从卫青作战的公孙敖、韩说、公孙贺、李蔡、李朔、赵不虞、公孙戎奴、李沮、李息、豆如意等。
经过几次打击，匈奴依然猖撅。入代地，攻雁门，劫掠定襄（今内蒙古和林格尔）、上郡（今陕西绥德县东南）。公元前
123年二月，汉武帝又命卫青攻打匈奴。公孙敖为中将军，公孙贺为左将军，赵信为前将军，苏建为右将军，李广为後将军，李沮为强弩将军，分领六路大军，统归大将军卫青指挥，浩浩荡荡，从定襄出发，北进数百里，歼灭匈奴军数千名。这次战役中，卫青的外甥霍去病率
800精骑首次参战，取得了歼敌两千余人的辉煌战果。战後全军返回定襄休整，一个月後再次出塞，斩获匈奴军一万多名。但是，右将军苏建和前将军赵信与匈奴打了一场遭遇战，汉军死伤惨重，苏建突围逃回，赵信本是匈奴降将，兵败後就又投降了匈奴。
在讨论如何处置苏建弃军而逃的罪过时，有人建议将他斩首以建立大将军的威严，有人认为苏建是尽力而战的，不应斩首。卫青认为自己身为皇亲国戚，没有必要再建立威严；自己本有权力可以处决部将，却不敢擅杀。他要做一个人臣不敢专权的榜样，於是把苏建用囚车送回长安由皇帝处理。汉武帝赦免了苏建的死罪，令其交纳了赎金後贬为平民。
公元前 121年，西汉对匈奴的第二次大战役开始，由霍去病指挥，结果使汉朝完全控制了河西地区，切断了匈奴与羌人的联系。
为了彻底击溃匈奴主力，汉武帝集中全国的财力、物力，准备发动对匈奴的第三次大战役。公元前
119年春，汉武帝召集诸将开会，商讨进军方略。他说：“匈奴单於采纳赵信的建议，远走沙漠以北，认为我们汉军不能穿过沙漠，即使穿过，也不敢多作停留。这次我们要发起强大的攻势，达到我们的目的。”於是挑选了十万匹精壮的战马，由大将军卫青、骠骑将军霍去病各率精锐骑兵五万人，分作东西两路，远征漠北。为解决粮草供应问题，汉武帝又动员了私人马匹四万多，步兵十余万人负责运输粮草辎重，紧跟在大军之後。
原计划远征大军从定襄北上，由霍去病率骁勇善战的将土专力对付匈奴单於。後来从俘获的匈奴兵口中得知匈奴伊稚斜单於远在东方，於是汉军重新调整战斗序列。汉武帝命霍去病从东方的代郡出塞，卫青从定襄出塞。
大将军卫青麾下，强将济济。李广为前将军，公孙贺为左将军，赵食其为右将军，曹襄为後将军。卫青考虑到前将军李广年纪已高、运气又不好，就没让他担任先锋，而是与右将军赵食其两军合并，从右翼进行包抄。卫青自己率左将军公孙贺、後将军曹襄从正面进兵，直插匈奴单於驻地。
赵信向伊稚斜单於建议：“汉军不知道厉害，竟打算穿过沙漠。到时候，人困马乏，我们以逸待劳，就可以俘虏他们。”於是下令所有的粮草辎重，再次向北转移，而把精锐部队埋伏在了沙漠北边。
卫青大军北行一千多里，跨过大沙漠，与严阵以待的匈奴军遭遇了。卫青临危不惧，命令部队用武刚车（铁甲兵车）迅速环绕成一个坚固的阵地，然後派出
5000骑兵向敌阵冲击。匈奴出动一万多骑兵迎战。双方激战在一起，非常惨烈。黄昏时分，忽然刮起暴风，尘土滚滚，沙砾扑面，顿时一片黑暗，两方军队互相不能分辨。卫青乘机派出两支生力军，从左右两翼迂回到单於背後，包围了单於的大营。伊稚斜单於发现汉军数量如此众多，而且