漢武帝元光二年六月，武帝密謀埋伏三十萬大軍於馬邑（今山西省朔州市），引誘匈奴單于（匈奴最高首領）親自到馬邑互市，準備生擒單于，但事情敗露，漢軍無功而退。但武帝並未放棄對匈奴的反擊，加緊招募關中各郡「良家子」參軍，建立騎兵軍團，起用皇后之兄、出身平陽侯家奴的衛青為車騎將軍，訓練騎兵戰術、陣勢以及加強紀律。五年之後，即元光六年（公元前129年），因應匈奴入侵上谷郡（今北京市北部順義、密雲一帶），武帝派遣衛青、公孫敖、公孫賀、李廣四位將軍分別領兵從上谷、雁門、代、雲中反擊匈奴。這次出征，戰果是：
衛青兵至龍城（匈奴首領核心地區），斬首七百餘級，其餘三路軍皆失利。

這次出兵，證明了衛青所統領的騎兵，無論指揮系統以及戰鬥力，都比舊式軍隊優勝。於是武帝開始重用衛青。一年之後，即元朔元年（公元前128年），再派衛青率領騎兵三萬出雁門，李息出代（今河北省蔚縣），這次的戰果是：衛青斬匈奴首數千級。

再過半年，即元朔二年（公元前127年）春，衛青、李息出雲中，至高闕（今內蒙古烏拉特後旗黃河以北狼山與烏拉特山山口，因兩側山峰形似門闕而得名，是古代北方游牧民族南下，及從中原北上的交通咽喉。秦末中原大亂，匈奴乘機佔領此戰略重地，並南下越過黃河，佔據「河南地」，即今內蒙古鄂爾多斯市。進而威脅漢朝北地、上郡，以至長安外圍）。這次的戰果是：「取河南地，盡逐白羊、樓煩諸部，獲首虜數千級，牛羊百餘萬。置朔方、五原郡，直逼匈奴單于王庭」。衛青因此封為長平侯。

元朔五年（公元前124年）衛青率領六位將軍（公孫賀、蘇建、李沮、李息、張次公等），騎兵十餘萬出朔方，擊匈奴右賢王（匈奴第二號首領），右賢王潰敗，逃遁，僅以身免。漢軍俘獲右賢王部衆一萬五千餘人，裨小王十餘人。武帝在軍中拜衛青為大將軍，封衛青三位年幼兒子為侯，衛青部將公孫賀、公孫敖等多人封侯。

元朔六年（公元前123年）張騫出使西域十三年，歷盡艱辛回國，向武帝匯報西域諸國，及河西走廊匈奴情況。

元狩二年（公元前121年）春，武帝起用衛青外甥霍去病為驃騎將軍擊匈奴。霍去病率萬餘騎出隴西，過焉支山千餘里，得匈奴首虜一萬千千餘級，得休屠王祭天金人。夏，霍去病過居延澤，攻祁連山，大破匈奴，得首虜三萬餘人，裨小王七千餘人。匈奴渾邪王、休屠王降漢，漢盡得河西走廊，其後陸續設置武威、張掖、酒泉、敦煌四郡，徙民屯田實邊，貫通中原與西域交通。霍去病因功封為冠軍侯。

元朔、元狩（公元前128至121年）間，武帝多次派遣以衛青、霍去病為統帥的騎兵軍團征伐匈奴，取得輝煌戰果，開拓邊疆，奠定漢朝盛世。

元狩六年（公元前117年）驃騎將軍霍去病逝世。元封五年（公元前106年）大將軍衛青逝世。