在河西战役之后,匈奴虽然遭受了严重的打击,但并未停止其边境活动。汉朝内部则因长期对抗而面临巨大的财政问题。为了复苏经济和准备与匈奴的决战,汉武帝推行了一系列政策。此后两年,即公元前119年,汉武帝调集十万兵马,由卫青和霍去病率领深入漠北,与匈奴主力交战。
这场著名的漠北之战中,卫青率军穿越沙漠,最终与单于军队会合。在双方早有准备的情况下,卫青采取包抄策略,将匈奴军团团围住。当单于从西北方向突围时,卫青派五千精兵追击,但未能捕捉到敌将。这场战斗最终以汉军歼敌一万九千人、夺取大量粮草告终。
同时,从代郡出发的霍去病也从另一条线路进入漠北,与左、右贤王展开激烈战斗。他俘获了多位匈奴贵族,并且自损一万,却歼敌七万余人。这两次胜利使得匈奴损失近九万人,其实力大受震动。但由于汉军缺乏足够的后备力量,没有能够彻底摧毁匈奴。尽管如此,这场战争仍被视为汉朝取得的一大胜利。