漢武帝為雪高帝平城之恥與保衛漢族之安全，即位初年即展開與匈奴之鬥爭，經四十餘年之奮戰，在南邊之南越，西南之西南夷，以及東北之朝鮮，已次第徵服，擴張國土超於秦代，在北方與強大之匈奴長期作戰，結果雖已恢復秦代之疆域，並開闢河西走廊而西通西域，在西自敦煌東接五原建立安全之新國防線，卻並未能徹底徵服匈奴；但匈奴經漢武帝四十餘年不斷之徵伐與打擊，其國力大大衰耗。漢朝經昭帝十餘年之休息生養，至宣帝始再行大張徵伐，並利用武帝結聯烏孫以斷匈奴右臂之戰略，予匈奴以極大打擊。然後趁匈奴連續之災害及內亂，乃復用武帝已行而未收效之「以夷制夷」之策，始將匈奴分裂後予以制服。及至元帝，甘延壽陳湯二人將匈奴抗漢之最後勢力郅支單于，擊滅於康居(建昭三年，前36年)，漢伐匈奴之功，始告完成。
西漢與匈奴百年大戰，雙方皆以騎兵大集團為主要作戰兵種，漢則有時輔以戰車步兵，車步騎並用。此種大騎兵集團之作戰特質，為利用騎兵之速度，發揮主動、機動、衝力與打擊力，形成大規模之運動戰。其作戰之精神，唯在求會戰與殲滅。因此，其作戰方式與戰法，則為遠程挺進攻勢，因糧於敵；迂迴、包圍、突破、奇襲、側擊等戰法，以及屯田擴張、以夷制夷之策略運用和孤立匈奴之國際聯盟政略等。眾多戰役中，重點記敘漢匈漠北大決戰、陳湯滅郅支單于之戰。
漢匈漠北大決戰經過:元狩四年(前119年)春，漢武帝以河西已定，遂欲予匈奴單于本部以徹底之打擊，驅之遠遁，以安北邊諸郡。乃與諸將議，以翕侯趙信為單于劃計，以為漢軍不能輕入漠北而久留。今因其計大舉兵深入擊之，必能達所望之目的，諸將皆從之。於是，武帝將漢軍騎兵主力，分為兩個大縱隊，由大將軍衛青及票騎將軍霍去病二人統率，分向漠北進擊。左、右兩縱隊，各率精騎五萬，而敢力戰深入之士，皆屬票騎將軍。又在兩縱隊之後，負轉輸輜重以補給軍資之步兵尚數十萬。當兩縱隊出塞時，塞閱官及私從馬又十四萬匹。此役誠乃空前之大舉。蓋武帝之志，企圖以此一擊而將匈奴單于擊滅之也。
當武帝遣此兩縱隊大舉北徵時，判斷匈奴單于所率之主力軍必在西，故以票騎將軍霍去病所率最精勇騎兵編成之軍為左縱隊出定襄(今和林格爾縣地區)以擊單于，以大將軍衛青為右縱隊出代郡(今蔚縣東北)。但當霍去病出定襄，捕得俘虜，言單于在東。武帝乃改霍去病為右縱隊出代，而令衛青出定襄。
匈奴單于聞漢軍大舉北徵，亦召集諸將謀對敵之策。趙信為單于謀曰:「漢兵即渡漠，人馬疲；匈奴可坐收虜耳。」其意，即漢軍遠渡漠北，人馬睏乏；可因其疲而擊之，必可全勝而盡擒之。單于從其計，一面調集其右部精兵集中於漠北以待敵(約在今外蒙古庫倫東南地區)，一面將其輜重遠置北方，以準備大決戰。
當衛青率軍前進中，捕虜因知單于所居，乃自率精兵趨進，而改令前軍李廣與右軍出東道以為掩護。青已出定襄塞幹餘裡，約在今外蒙古車臣汗部西南地區，即見匈奴大軍在當面嚴陣以待。於是，衛青先令武剛車(兵車)環繞為營，以防敵軍之突襲。及車營已成，乃縱五千騎進擊，以探匈奴實力；匈奴縱萬騎迎擊，緒戰於以展開。是時前將軍李廣，右將軍趙食其兩軍因無嚮導迷失道路，又以東道回遠而水草少，故尚未抵達。
是項緒戰，竟戰至是日日沒。正在激戰之中，會大風起，沙礫擊面，兩軍不能相見。於是，衛青即將主力軍分為左右兩翼以包圍態勢進擊。因此匈奴軍被包圍攻擊之後，單于見漢軍甚眾，而士馬甚強，又在黃昏時際被包圍，因唯恐軍敗被擒，遂乘六騾(驢種馬，堅忍善走)，並率壯騎數百，突圍向西北遁走。單于已走，漢軍猶不知，仍在圍攻衝殺中。因兩軍在能見度不佳中互相衝擊混戰，故均死傷甚眾；及漢軍左校捕獲俘虜，始悉單于於未昏時，已突圍去。青乃急使輕騎乘夜追之，而自率主力隨後。匈奴兵在混戰後，亦乘夜潰散敗走。衛青追擊至天明，行二百餘裡，不得單于，遂至寘顏山趙信城(按在今外蒙古庫倫東西叼南、蒙古特間)，得匈奴積粟(即匈奴遠其輜重處)食軍，休軍一日，悉燒其餘粟凱旋而還。
此役左縱隊斬首虜萬九千級。青所率主力軍還至漠南，前將軍李廣，右將軍趙食其兩軍，始由東道來會師，廣因失道被罪自殺，食其當斬，贖為庶人。
匈奴單于於突圍後，夜間向西北方遁走，又遭漢軍輕騎之追擊，故失蹤十餘日。因此其右谷蠡王權稱單于，以統其眾者，亦十餘日。設若漢此役不為俘虜之言所誤，而仍以最精銳之霍去病當此路，則單于或已被擒矣。
右縱隊票騎將軍霍去病所率之五萬精騎北出代郡(今蔚縣東北)不帶糧食，輕騎急進，至興城(似在今多倫地區)，右北平太守路博德及漁陽太守解，均率師來會。軍進抵檮餘山(約今達裡湖北方之山)，遂與匈奴左賢王展開激戰。左賢王軍大敗，漢軍斬獲甚眾，隨即猛烈窮追，歷度難候山，濟弓廬之水，追至狼居胥山，祭於姑衍，登臨翰海，然後凱旋而還。計此路漢軍出代郡北徵二千餘裡，斬單于近臣，及北車耆王，擒屯頭韓王等三人，將軍、相國、當戶、都尉八十三人，斬首虜七萬餘人，左賢王率其十之一二殘餘遁走。又一次機動會戰的大殲滅戰也。
陳湯滅郅支單于之戰經過:郅支單于已至康居，康居王以其東南疆之地使居之，其地東鄰烏孫，南鄰大宛，西鄰大月氏。郅支以屢勝烏孫，乘勝而驕，又自以匈奴大國，威名尊重，乃對康居王漸不為禮，又殺康居王女及人民數百投入賴水中。又遣使責闔蘇大宛諸國每歲向其貢獻，並大發民築郅支城。因此內外惡之。
漢元帝建昭三年(前36年)，西域都護騎都尉副校尉陳湯與西域都護騎都尉甘延壽謀滅郅支，湯曰:「夷狄畏服大種，其天性也。西域本屬匈奴，今郅支單于威名遠聞，侵凌烏孫、大宛，常為康居劃計，欲降服之；如得此二國，北擊伊列，西取安息，南排月氏、山離、烏戈，數年之間城郭諸國危矣。且郅支為人剽悍，好戰伐，數取勝，久畜之必為西域患。郅支單于雖所在絕遠，蠻夷無金城強弩之守，如發屯田吏士，驅從烏孫眾兵，直指其城下；彼亡則無所之，守則不足自保；千載之功，可一朝而成也。」
延壽亦以為然，欲奏請之。但陳湯素沉勇有大慮，多策謀，喜奇功，勇決斷，乃曰:「國家與公卿議大策，非凡所見，事必不從。」力主獨斷行之，延壽猶豫不聽。是時適延壽久病，湯乃獨矯制發城郭諸國兵，車師戊己校尉及屯田士等，集中大軍，準備徵進，延壽阻之不得乃聽之。於是，陳湯增置揚威、白虎、合騎等校，合漢胡兵編成四萬餘人。乃於是年冬，將六校兵分為兩路，陳湯率三校之兵從南道逾蔥嶺經大宛；餘三校兵延壽自將之，自溫宿國從北道，入赤谷城，過烏孫，至闐池西，兩路均以郅支城為目標，採取鉗形攻擊。
是時，康居副王抱闐正將數千騎侵烏孫之赤谷城東，殺略烏孫千餘人及畜產甚多，及聞漢兵已過烏孫，乃自後追擊漢軍輜重；漢使西域兵擊破之，並擒獲抱闐貴人，以所獲馬牛羊給軍食，遂入康居界。旋漢兩路軍俱在距郅支單于城六十裡之地會師，軍無侵掠，又得當地康居之貴人怨郅支者相助為嚮導，因盡悉郅支之情。陳湯等至城下一裡布陣，郅支單于亦發兵守城，並遣步騎出城迎戰。於是，陳湯等乃以短兵在前，長兵居後，乘夜攻城，先燒土城外之木城，戰至黎明，康居援兵萬餘亦被擊退，郅支城遂被攻破，郅支單于重傷而死，斬郅支閼氏、太子及名王以下千五百餘級，生虜百四十餘，降者千餘人。至此，唯一反漢之匈奴單于，遂告消滅。漢匈百年大戰，亦於此告終。
點評:漢武帝對匈奴的打擊力度是巨大的。漢朝富強，政府權力鞏固；故能支持百餘年之戰爭，中央權力始終鞏固。自秦統一之後，民氣方興未艾，上下振奮，奮發進取之心理，充溢於新統一之全民族，是以人才輩出，四使各國之使者冒險犯難不絕於途。政治制度與兵制，自秦已建立完善，漢又從而改良，故國力乃臻於強大鞏固，雖經百戰而不撼搖。大實力、大氣魄、大智慧之精彩演繹。