公元前133年汉武帝下达了开战的决心。通过马邑富豪聂壹，汉朝试图诱使匈奴军臣单于率10万骑兵入汉境。汉武帝则派遣30万大军在马邑（山西朔州）山谷埋伏，试图诱敌深入予以全歼。然而由于情报被军臣单于发觉，马邑之战功败垂成。汉匈50多年的脆弱和平终于破裂，两大强国的全面战争开始了。
马邑之战后4年（前129年），汉武帝派大将卫青、公孙敖、公孙贺、李广分别从上谷（河北怀来）、代郡（河北蔚县）、云中（内蒙古托克托）、雁门（山西右玉）四路进击匈奴。除了卫青捣毁匈奴的圣地龙城，其余三支部队都遭到失败或者无功而返。两年后匈奴入侵汉朝东北部的上谷、渔阳地区。汉武帝采用避实就虚的战略，派车骑将军卫青与将军李息从云中沿黄河河套进行长距离大范围的迂回作战。穿越单于本部和右贤王的领地，包围白羊王与楼烦王的部队并予以全歼。
汉军出击匈奴路线
《史记·卫青传》记载汉军大获全胜，并“全甲而还”。这一战不但是军事史上长途奔袭的伟大战例，还一举收复秦代版图、水草丰美的河套地区，去除了匈奴威胁长安的前沿基地，并为汉帝国进击匈奴提供了绝好的前进基地。汉帝国反击河南之战彻底改变了帝国60多年来被动防守的作战方针，从此阴山南麓的匈奴主力开始暴露在汉帝国的铁骑面前。
卫青的第二次重大出击目标是匈奴右贤王的王庭。他率领着由步兵、骑兵和战车部队组成的10万大军，再次以出乎意料的速度出现在匈奴人面前。正喝酒醉卧、毫无察觉的右贤王只带着一名侍妾和数百人逃走，其下小王数十人和上万名匈奴人为卫青俘获。
进击的汉军甲士
历史全然翻转！过去是匈奴人主动犯边，现在却成了汉军主动寻找匈奴的军队。右贤王被击破，使得匈奴从辽河流域到天山阿尔泰山的广阔领地被分割成两段。匈奴铁骑再也不是不可战胜的了。当匈奴的骑兵于汉武帝元狩五年（前124年）再次进攻汉朝的代郡时。
汉朝派遣大将军卫青率领中将军公孙敖（义渠胡人）、左将军公孙贺、前将军赵信（前匈奴小王）、右将军苏建（苏武的父亲）、后将军李广、强弩将军李沮的强大阵容，率兵十余万主动攻击匈奴单于本部主力部队。此次战役虽然双方都有得失，但是汉朝的战果更大。更重要的是，汉帝国另一颗伟大的将星冉冉升起：18岁的霍去病随卫青出征，仅率800骑兵，就斩杀匈奴2028人，并且斩单于的祖父，俘获单于的叔叔和相国。汉帝国的三次胜利让匈奴单于采纳了一个错误的决定。他接受投降的汉将赵信的建议：“撤军到更北面的大漠深处，诱使汉朝军队前往，届时远征的汉军人马疲惫，匈奴可以一击成功。”这一决策让大漠以南的匈奴只剩下河西走廊的匈奴浑邪王和休屠王，以及东面的左贤王。此时张骞已经从西域归汉，向汉武帝报告了西域各国的情况。一举打通连接西域的河西走廊，联合西域各国攻击匈奴，成为第四次反击匈奴的战略目的。
