皇帝巡行的住，又率浑邪王的众渡过黄河。投降的匈人有数万，号称十万。他们到了长安，天用来作为赏赐的钱财货价值数十万。封给浑邪王一万的邑，封漯侯。封他的裨王呼毒尼为下侯，雁疵为辉渠侯，禽黎为河綦侯，大当调虽为常乐侯。这时武帝表彰霍去病的功劳，说：“骠骑将军霍去病率领队征伐匈，西地区的浑邪王及其臣民都来投降，去病用军粮援助他们，并率领手万余人，诛杀那些骁悍凶恶的敌人，杀敌八千多，降服异国之王三十二人。我军战士没受损伤，却使十万人诚心归服。由于骠骑将军屡次作战的功劳，使得黄河上的边地区几乎无忧患。用一千七百加封骠骑将军。裁减陇西、北地、上郡守边士卒的一半，以减轻天下人民的徭役负担。”于是把投降的匈人分别安置在西北边五郡的关以外黄河以南的地方，让他们保持自己的风俗习惯，作为汉朝的属国。明年，匈侵右北平和定襄郡，杀死和掳掠汉朝一千余人。

第二年，武帝和诸将商议说：“翕侯赵信为单于谋划策，总认为汉朝的士卒不能横穿沙漠轻易停留，现在我们发大军征，一定会取得胜利。”这一年是元狩四年。天，武帝派大将军卫青、骠骑将军霍去病各率领五万骑兵，另有步兵和运输队随其后有数十万人，那些敢于死战不怕敌阵的士卒都属于霍去病。霍去病开始准备从定襄发，直指单于。后捉到俘虏，俘虏说单于在束面，于是皇帝改令霍去病从代郡发，令卫青从定襄发。郎中令李广为前将军，太仆公孙贺为左将军，主爵趟其为右将军，平侯曹襄为后将军，都属大将军卫青指挥。赵信为单于计谋说：“汉朝军队就是度过大漠，兵也很疲乏了，我们可以坐收俘虏。”于是单于把辎重都运送到北方很远的地方，衹将兵布署在沙漠北面等待汉军。这时恰好卫青的队一千多里，看到单于率军在等待汉军，卫青即命士兵用武刚车环绕布成阵营，派五千骑兵前去冲击匈军，匈也派一万余骑兵来攻。这时正是日落时分，刮起大风，沙砾扑面，两军互相看不见，汉军派左右两侧队包抄单。单于看见漠兵众多，而且兵壮，打下去对匈不利，便趁着黄昏乘着六匹骡拉的车，带着几百名壮骑兵冲破汉军的包围向西北逃去。这时天已昏黑，汉军和匈军相互混战，双方伤亡相当。汉军的左校捉到俘虏，供说单于已经在天未黑时逃离。汉军于是派轻骑兵连夜追击，卫青随在后面。匈兵四散逃跑。在天亮时，汉军追了二百多里，没有追上单于，捕杀敌人一万多，到达寅颜山赵信城，获得匈积蓄的军粮，用来供给队用。大军在这裹停留了一天才返回，行前将剩余的粮全烧毁。

在卫青与单于会战的时候，前将军李广、右将军趟其的队另外从东面军，有时走错了路。在大将军卫青率军回来，到大漠以南，才碰到他们。卫青要派人到朝廷报告情况，令长史据文书所列罪状去责问李广，李广自杀。趟其赎罪为民。卫青回到边以内。卫青共杀敌一万九千多人。

这时匈众找不到单于已十余天了，右谷蠡王就自立为单于。单于后来找到他的众，右谷蠡王才去掉单于的称号。

霍去病所率领的骑兵和辎重与大将军卫青的相等，而没有副将。全都任用李敢等人为大校，当作副将。他从代和右北平郡击两千余里，直指匈左贤王的军队，斩杀和俘虏敌人的功劳超过卫青。

征回来以后，皇上说：　“骠骑将军霍去病率军征，亲自带领俘获的匈兵，少带，大漠，过河活捉单于大臣章渠，诛杀北车耆王，又转攻左大将双，缴获敌人的军旗战鼓。又越过难侯山，渡过弓卢，抓获屯王、韩王等三人，将军、相国、当、都尉等八十三人。在狼居胥山祭天，在姑衍山祭地。登山眺望翰海。抓获俘虏七万零四百四十三人，自己的士卒大约伤亡十分之二。又向敌人夺取军粮，行军极远而粮草不断。以五千八百加封骠骑将军。右北平太守路博德作为骠骑将军的下，在兴城会师，不误期，跟从骠骑将军打到梼余山，斩敌捕虏二千八百人。封路博德为邳离侯。北地都尉卫山跟从骠骑将军活捉匈王，封卫山为义侯。原来的归义侯因淳王复陆支、楼剥王伊即轩跟从骠骑将军作战有功，封复陆支为杜侯，伊即轩为众利侯。从票侯赵破、昌武侯赵安稽跟从骠骑将军立有战功，各加封三百。渔太守解、校尉李敢都缴获敌人旗鼓，赐给爵位关内侯，解的邑为二百，李敢的邑二百。赐校尉徐自为爵左庶长。”霍去病队的官兵升官和受赏的很多。而卫青没有得到加封，手下的官兵也没有受封的。衹有西河郡太守常惠、云中郡太守遂成受到奖赏。遂成的职位同于诸侯王国的相，赐给邑二百，黄金一百斤。赐给常惠爵关内侯。

卫青、霍去病两支队征外时，边官吏检阅官和私人的共有十四万匹，而战后回到内的不足三万匹。朝廷就设置大司的职位，让卫青和霍去病都为大司。制定这个法令，使骠骑将军的秩禄与大将军相等。从此以后，卫青的权势曰益衰落而霍去病则H益显贵。卫青的许多旧朋友和门下宾客多数去投靠霍去病，也多能得到官爵，衹有任安不肯离去。