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。
两年后,公元前119年,汉武帝调集十万大军,由卫青和霍去病率领深入漠北寻找匈奴主力。在得知汉军来袭后,匈奴将人畜转移至辎重,而留下精兵待命。卫青带领部队穿越沙漠,最终与单于相遇。他看出匈奴早有准备,便沉着应战,从两侧包抄,将敌人团团围住。当单于见形势不利时,从西北方向突围出去。尽管卫青派兵追击,但未能捕捉到单于。此役中汉军歼敌一万九千人,并夺取大量粮草。
同时,霍去病从代郡出发,以另一个方向进入漠北,与左、右贤王的兵马交锋。他展开激烈战斗,最终俘获屯头王、韩王等高级官员共八十六人,同时自损一万却歼敌七万多人。这场战争导致匈奴损失近九万余人,其实力大受影响。但由于汉军也缺乏后备力量,因此无法有效剿灭匈奴威胁。这次漠北之战被视为汉军取得的一次胜利。不过,这场战斗也暴露了双方都付出了极高代价的事实。